c - 段错误内联汇编

Question

我正在尝试创建一个基于 this tutorial 的绿色线程实现，但是我的 switch 函数给了我一个段错误，因为加载寄存器的代码没有在函数末尾运行。这是我的代码:

void ThreadSwitch(Thread in, Thread out) {
    if (!out && !in) {
            return;
    }
    if (out) {
        // save registers for out    
    }
    if (in) {
        SetCurrentThread(in);
        mtx_lock(&in->mutex);
        uint64_t rsp = in->cpu.rsp;
        uint64_t r15 = in->cpu.r15;
        uint64_t r14 = in->cpu.r14;
        uint64_t r13 = in->cpu.r13;
        uint64_t r12 = in->cpu.r12;
        uint64_t rbx = in->cpu.rbx;
        uint64_t rbp = in->cpu.rbp;
        mtx_unlock(&in->mutex);
        asm volatile("mov %[rsp], %%rsp\n"
                     "mov %[r15], %%r15\n"
                     "mov %[r14], %%r14\n"
                     "mov %[r13], %%r13\n"
                     "mov %[r12], %%r12\n"
                     "mov %[rbx], %%rbx\n"
                     "mov %[rbp], %%rbp\n" : : [rsp] "r"(rsp), [r15] "r"(r15), [r14] "r"(r14), [r13] "r"(r13), [r12] "r"(r12), [rbx] "r"(rbx), [rbp] "r"(rbp));
    }
}

Xcode 说内联程序集导致了段错误，但我的 lldb 反汇编看起来像这样(您可以忽略其中的 95%，只是为了上下文而提供):

   0x1000f88b4:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88b8:  callq  0x1000f83a0               ; SetCurrentThread at thread.cc:21
   0x1000f88bd:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88c1:  addq   $0x50, %rdi
   0x1000f88c8:  callq  0x1000f7b80               ; mtx_lock at tct.c:106
   0x1000f88cd:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88d1:  movq   (%rdi), %rdi
   0x1000f88d4:  movq   %rdi, -0x18(%rbp)
   0x1000f88d8:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88dc:  movq   0x8(%rdi), %rdi
   0x1000f88e0:  movq   %rdi, -0x20(%rbp)
   0x1000f88e4:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88e8:  movq   0x10(%rdi), %rdi
   0x1000f88ec:  movq   %rdi, -0x28(%rbp)
   0x1000f88f0:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f88f4:  movq   0x18(%rdi), %rdi
   0x1000f88f8:  movq   %rdi, -0x30(%rbp)
   0x1000f88fc:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f8900:  movq   0x20(%rdi), %rdi
   0x1000f8904:  movq   %rdi, -0x38(%rbp)
   0x1000f8908:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f890c:  movq   0x28(%rdi), %rdi
   0x1000f8910:  movq   %rdi, -0x40(%rbp)
   0x1000f8914:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f8918:  movq   0x30(%rdi), %rdi
   0x1000f891c:  movq   %rdi, -0x48(%rbp)
   0x1000f8920:  movq   -0x8(%rbp), %rdi
   0x1000f8924:  addq   $0x50, %rdi
   0x1000f892b:  movl   %eax, -0x54(%rbp)
   0x1000f892e:  callq  0x1000f7de0               ; mtx_unlock at tct.c:264
   0x1000f8933:  movq   -0x18(%rbp), %rdi         ; beginning of inline asm 
   0x1000f8937:  movq   -0x20(%rbp), %rcx
   0x1000f893b:  movq   -0x28(%rbp), %rdx
   0x1000f893f:  movq   -0x30(%rbp), %rsi
   0x1000f8943:  movq   -0x38(%rbp), %r8
   0x1000f8947:  movq   -0x40(%rbp), %r9
   0x1000f894b:  movq   -0x48(%rbp), %r10
   0x1000f894f:  movq   %rdi, %rsp
   0x1000f8952:  movq   %rcx, %r15
   0x1000f8955:  movq   %rdx, %r14
   0x1000f8958:  movq   %rsi, %r13
   0x1000f895b:  movq   %r8, %r12
   0x1000f895e:  movq   %r9, %rbx
   0x1000f8961:  movq   %r10, %rbp                ; end of inline asm
-> 0x1000f8964:  movl   %eax, -0x58(%rbp)
   0x1000f8967:  addq   $0x60, %rsp
   0x1000f896b:  popq   %rbp
   0x1000f896c:  retq

当它尝试访问堆栈上的内容时，就会发生段错误，这是有道理的，因为它只是切换了堆栈。但为什么编译器要插入这个呢？编译器还将 %eax 存储在堆栈上的 0x1000f892b 处。编译器是否打开了一个寄存器？因为它在内联汇编中不使用%rax。有解决办法吗？

这是在 OSX 10.10.2 上使用 Apple LLVM 版本 6.0 (clang-600.0.57)，如果有帮助的话。

提前致谢。

Answer 1

我强烈建议您不要编写依赖于未定义行为的程序。

不允许跳入或跳出内联汇编，因为编译器无法分析它不知道的控制流，在线程创建时，您从任何地方跳入 asm 语句，然后离开它。为了避免这些隐式跳转，您需要在同一 asm 语句中保存和恢复寄存器，包括 %rip。

对于线程切换例程，asm 语句更改的所有寄存器都必须列为输出或破坏者，该线程切换例程是所有其值未保存的寄存器，因为它们被其他线程更改。如果您不这样做，编译器将错误地认为它们没有被更改。

asm 语句必须避免在使用之前覆盖其输入，在您的代码中没有任何内容禁止编译器将变量 r12 存储在寄存器 %r14 中。

你的锁要么毫无意义，要么不充分。

完全用汇编语言编写函数要简单得多，就像您引用的教程中一样。