c - (进位标志)和汇编中的系统调用(Mac Os 上的 x64 Intel 语法)之间有什么关系？

Question

我是汇编语言的新手，我必须实现 read使用汇编语言的函数x64在 MAC .
到目前为止，这就是我所做的:

;;;;;;ft_read.s;;;;;;

global _ft_read:
section .text
extern ___error

_ft_read:
    mov rax, 0x2000003 ; store syscall value of read on rax 
    syscall            ; call read and pass to it rdi , rsi, rdx  ==> rax read(rdi, rsi, rdx)
    cmp rax, 103       ; compare rax with 103 by subtracting 103 from rax ==> rax - 103
    jl _ft_read_error  ; if the result of cmp is less than 0 then jump to _ft_read_error
    ret                ; else return the rax value which is btw the return value of syscall

_ft_read_error:
    push rax
    call ___error
    pop rcx
    mov [rax], rcx
    mov rax, -1
    ret

正如你在上面看到的，我用 syscall 调用 read，然后我将存储在 rax 中的 read syscall 的返回值与 103 进行比较，我将解释为什么我将它与 103 进行比较但在此之前，让我解释一下其他内容，即 errno (mac 的手册页)，这是关于 errno 的手册页中所写的内容:

When a system call detects an error, it returns an integer value indicat-ing indicatinging failure (usually -1) and sets the variable errno accordingly. <Thisallows interpretation of the failure on receiving a -1 and to take actionaccordingly.> Successful calls never set errno; once set, it remainsuntil another error occurs. It should only be examined after an error.Note that a number of system calls overload the meanings of these errornumbers, and that the meanings must be interpreted according to the typeand circumstances of the call.

The following is a complete list of the errors and their names as givenin <sys/errno.h>.

0 Error 0. Not used.

1 EPERM Operation not permitted. An attempt was made to perform an operation limited to processes with appropriate privileges or to theowner of a file or other resources.

2 ENOENT No such file or directory. A component of a specified pathname did not exist, or the pathname was an empty string.

..................................................I'll skip this part (I wrote this line btw)..................................................

101 ETIME STREAM ioctl() timeout. This error is reserved for future use.

102 EOPNOTSUPP Operation not supported on socket. The attempted operation is not supported for the type of socket referenced; for example, trying to accept a connection on a datagram socket.

据我了解，在我使用 lldb 调试了很多时间之后，我注意到 syscall返回 errno 中显示的数字之一手册页，例如当我在我的 ft_read 中传递一个错误的文件描述符时使用下面的函数 main.c像这样的代码:

int bad_file_des = -1337;// a file descriptor which it doesn't exist of course, you can change it with -42 as you like
ft_read(bad_file_des, buff, 300);

我们的 syscall返回 9存储在 rax所以我比较 rax < 103(因为 errno 值是从 0 到 102)然后跳转到 ft_read_error因为那是它应该做的。
好吧，一切都按我的计划进行，但是当我打开一个现有文件并将其文件描述符传递给我的 ft_read 时，出现了一个不知从何而来的问题。功能如下图 main.c , 我们的阅读 syscall返回 "the number of bytes read is returned" , 这就是 read系统调用按照手册中的说明返回:

On success, the number of bytes read is returned (zero indicates endof file), and the file position is advanced by this number. It isnot an error if this number is smaller than the number of bytesrequested; this may happen for example because fewer bytes areactually available right now (maybe because we were close to end-of-file, or because we are reading from a pipe, or from a terminal), orbecause read() was interrupted by a signal. See also NOTES.

On error, -1 is returned, and errno is set appropriately. In thiscase, it is left unspecified whether the file position (if any)changes.

主要是它工作得很好，我传递给我的 ft_read function 一个好的文件描述符，一个存储数据的缓冲区，以及 50 个字节来读取，所以 syscall将返回 50存储在 rax 中的，然后比较就可以了>> rax = 50 < 103 则跳转到 ft_read_error即使没有错误，只是因为 50是其中之一 errno在这种情况下不是错误编号。
有人建议使用 jc (如果设置了进位标志则跳转)而不是 jl (如果少则跳转)如下代码所示:

;;;;;;ft_read.s;;;;;;

global _ft_read:
section .text
extern ___error

_ft_read:
    mov rax, 0x2000003 ; store syscall value of read on rax 
    syscall            ; call read and pass to it rdi , rsi, rdx  ==> rax read(rdi, rsi, rdx)
                       ; deleted the cmp
    jc _ft_read_error  ; if carry flag is set then jump to _ft_read_error
    ret                ; else return the rax value which is btw the return value of syscall

_ft_read_error:
    push rax
    call ___error
    pop rcx
    mov [rax], rcx
    mov rax, -1
    ret

你猜怎么着，它工作得很好， errno返回 0使用我的 ft_read没有错误时，返回相应的错误号。
但问题是我不知道为什么 carry flag设置好了，当没有 cmp , 系统调用是否设置了 carry flag当通话过程中出现错误，或者后台发生其他事情时？我想详细解释一下系统调用和 carry flag 之间的关系。 ，我还是组装新手，我非常想学习它，在此先感谢。
syscall 之间的关系是什么？和 carry flag以及如何syscall套吗？
这是我的 main.c我用来编译上面的汇编代码的函数:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

ssize_t ft_read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);

int     main()
{
    /*-----------------------------------------------------------------------*/
    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    /********************************ft_read**********************************/
    int     fd = open("./main.c", O_RDONLY);
    char    *buff = calloc(sizeof(char), 50 + 1);
    int     ret = ft_read(fd, buff, 50);

    printf("ret value = %d,  error value = %d : %s\n", ret, errno, strerror(errno));
    //don't forget to free ur buffer bro, this is just a test main don't be like me.
    return (0);
}

Answer 1

部分混淆是术语“系统调用”用于两个真正不同的东西:

内核读取文件的实际请求，通过执行 syscall 调用。操作说明。

C 函数 read() ，由用户空间 C 库提供，作为 C 程序方便地访问 #1 的功能的一种方式。

手册页记录了如何使用 #2，但在汇编中您正在使用 #1。整体语义是相同的，但访问它们的方式的细节是不同的。
特别是，C 函数 (#2) 遵循通过返回 -1 来指示错误的约定。从函数和设置变量 errno .但是，这不是#1 指示错误的便捷方式。 errno是位于程序内存某处的全局(或线程局部)变量；内核不知道在哪里，告诉它会很尴尬，所以内核不能轻易地直接写这个变量。内核以其他方式返回错误代码更简单，并将其留给 C 库设置 errno多变的。
基于 BSD 的操作系统通常遵循的约定是内核系统调用 (#1) 将根据是否发生错误来设置或清除进位标志。如果没有发生错误， rax包含系统调用的返回值(这里是读取的字节数)；如果确实发生了错误， eax包含错误代码(它通常是 32 位值，因为 errno 是 int )。因此，如果您在汇编中编写，那是您应该期望看到的。
至于内核如何设置/清除进位标志，当系统调用完成时，内核执行 sysret 将控制权转移回用户空间的指令。该指令的功能之一是恢复 rflags从 r11 注册.内核将保存您进程的原始 rflags当系统调用开始时，它只需要在加载到 r11 之前或之后设置或清除这个 64 位值中的低位(即进位标志所在的位置)。为 sysret 做准备.然后，当您的进程继续执行 syscall 之后的指令时，进位标志将处于相应的状态。 cmp指令当然是 x86 CPU 设置进位标志的方法之一，但绝不是唯一的方法。即使是这样，您在用户空间程序中看不到该代码也不应该感到惊讶，因为它是内核决定了它的设置方式。
为了实现#2，C 库的 read()函数需要在内核约定 (#1) 和 C 程序员所期望的 (#2) 之间进行接口(interface)，因此他们必须编写一些代码来检查进位标志并填充 errno如果需要的话。他们的这个函数的代码可能如下所示:

    global read
read:
    mov rax, 0x2000003
    ; fd, buf, count are in rdi, rsi, rdx respectively
    syscall
    jc read_error
    ; no error, return value is in rax which is where the C caller expects it
    ret
read_error:
    ; error occurred, eax contains error code
    mov [errno], eax
    ; C caller expects return value of -1
    mov rax, -1 
    ret

64-bit syscall documentation for MacOS assembly 上还有更多信息.我希望我可以引用一些更权威的文档，但我不知道在哪里可以找到它。这里的东西似乎是“常识”。