c - Getrusage 内联汇编

Question

我正在尝试使用套接字将 getrusage 函数实现到我的客户端服务器程序中，所有这些都在 FreeBSD 上运行。我想打印出处理器时间使用情况和内存使用情况。

我已尝试执行以下代码，但得到的输出是 Illegal instrucion (Core dumped)

int getrusage(int who, struct rusage *usage){

    int errorcode;
    __asm__(
    "syscall"
    : "=a" (errorcode)
    : "a" (117), "D"  (who), "S" (usage)  //const Sysgetrusage : scno = 117
    : "memory"
    );

    if (errorcode<0) {
        printf("error");
    }
    return 1;  
}

更新:我已尝试运行此程序，但得到零值或一些随机数值或负数值。知道我错过了什么吗？

int getrusage(int who, struct rusage *usage){

    int errorcode;
    __asm__("push $0;"
                "push %2;"
                "push %1;"
                "movl $117, %%eax;"
                "int $0x80;"
                :"=r"(errorcode)
                :"D"(who),"S"(usage)
                :"%eax"
        );

    if (errorcode<0) {
        printf("error");
    }
    return 1;

}

我更愿意使用系统调用write，但它给了我一个编译警告:传递 arg 1 of 'strlen' makes pointer from integer without a cast

编辑:(这是现在的工作代码，关于评论)

struct rusage usage;
getrusage(RUSAGE_SELF,&usage);
char tmp[300];

write(i, "Memory: ", 7);
sprintf (tmp, "%ld", usage.ru_maxrss);
write(i, tmp, strlen(tmp));
write(i, "Time: ", 5);
sprintf (tmp, "%lds", usage.ru_utime.tv_sec);
write(i, tmp, strlen(tmp));
sprintf (tmp, "%ldms", usage.ru_utime.tv_usec);
write(i, tmp, strlen(tmp));

知道哪里出了问题吗？

Answer 1

您收到非法指令 错误的原因是 SYSCALL指令仅适用于运行 64 位程序的 64 位 FreeBSD。这是一个严重的问题，因为您的评论之一表明您的代码在 32 位 FreeBSD 上运行。

一般情况下不需要自己写getrusage因为它是该平台上 C 库 (libc) 的一部分。看来您的任务是使用内联汇编来完成它。

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64 位 FreeBSD 和 SYSCALL 指令

由于 SYSCALL 破坏了 RCX 和 R11 的内容，因此您的 64 位代码中存在一些错误。您的代码可能会工作，但将来可能会失败，尤其是当程序扩展并且您启用优化时。以下更改将这 2 个寄存器添加到破坏列表中:

int errorcode;
    __asm__(
        "syscall"
        : "=a" (errorcode)
        : "a" (117), "D"  (who), "S" (usage)  //const Sysgetrusage : scno = 117
        : "memory", "rcx", "r11"
);

使用内存 clobber 会导致生成低效代码，所以我只在必要时才使用它。随着您越来越成为专家，可以消除对内存 clobber 的需求。如果不允许我使用 getrusage 的 C 库版本，我会使用如下函数:

int getrusage(int who, struct rusage *usage){

    int errorcode;
    __asm__(
        "syscall"
        : "=a"(errorcode), "=m"(*usage)
        : "0"(117), "D"(who), "S"(usage)
        : "rcx", "r11"
    );

    if (errorcode<0) {
        printf("error");
    }
    return errorcode;
}

这使用内存操作数作为输出约束并删除memory 破坏。由于编译器知道 rusage 结构有多大并且 =m 表示输出约束修改了内存，我们不需要 memory 破坏器.

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通过 Int 0x80 的 32 位 FreeBSD 系统调用

如评论和更新代码中所述，要在 FreeBSD 中以 32 位代码进行系统调用，您必须使用 int 0x80。这在 FreeBSD System Calls Convention 中有描述。 .参数从右到左压入堆栈，您必须在压入最后一个参数后将任何 4 字节值压入堆栈，从而在堆栈上分配 4 个字节。

您编辑的代码有一些错误。首先，将额外的 4 个字节压入其余参数之前。你需要插入它。您需要在 int 0x80 之后调整堆栈，以有效回收传递的参数所使用的堆栈空间。您将三个 4 字节的值压入堆栈，因此您需要在 int 0x80 之后向 ESP 添加 12。

您还需要一个内存 破坏器，因为编译器根本不知道您实际上修改了内存。这是因为您完成约束的方式会修改变量 usage 中的数据，但编译器不知道是什么。

int 0x80 的返回值将在 EAX 中，但您使用约束 =r。它应该是 =a，因为返回值将在 EAX 中返回。由于使用 =a 告诉编译器 EAX 已损坏，因此您无需再将其列为损坏。

修改后的代码可能如下所示:

int getrusage(int who, struct rusage *usage){

    int errorcode;
    __asm__("push %2;"
            "push %1;"
            "push $0;"
            "movl $117, %%eax;"
            "int $0x80;"
            "add $12, %%esp"
            :"=a"(errorcode)
            :"D"(who),"S"(usage)
            :"memory"
            );

    if (errorcode<0) {
        printf("error");
    }
    return errorcode;
}

另一种可以用更高级的技术编写的方法是:

int getrusage(int who, struct rusage *usage){

    int errorcode;
    __asm__("push %[usage]\n\t"
            "push %[who]\n\t"
            "push %%eax\n\t"
            "int $0x80\n\t"
            "add $12, %%esp"
            :"=a"(errorcode), "=m"(*usage)
            :"0"(117), [who]"ri"(who), [usage]"r"(usage)
            :"cc" /* Don't need this with x86 inline asm but use for clarity */
        );

    if (errorcode<0) {
        printf("error");
    }
    return errorcode;
}

这使用标签(usage 和 who)来标识每个参数，而不是使用像 %3、% 这样的数字位置4 等。这使得内联汇编更容易理解。由于任何 4 字节的值都可以在 int 0x80 之前被压入堆栈，因此我们可以通过简单地压入任何寄存器的内容来节省几个字节。在本例中，我使用了 %%eax。这使用 =m 约束，就像我在 64 位示例中所做的那样。

有关扩展内联汇编程序的更多信息，请参阅 GCC documentation .