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分类: LINUX

2013-04-17 11:09:56

    相信大家在看linux的source code的时候,都会注意到asmlinkage这个宏,它是用来做什么的呢?

The asmlinkage tag is one other thing that we should observe about this simple function. This is a #define for some gcc magic that tells the compiler that the function should not expect to find any of its arguments in registers (a common optimization), but only on the CPU's stack. Recall our earlier assertion that system_call consumes its first argument, the system call number, and allows up to four more arguments that are passed along to the real system call. system_call achieves this feat simply by leaving its other arguments (which were passed to it in registers) on the stack. All system calls are marked with the asmlinkage tag, so they all look to the stack for arguments. Of course, in sys_ni_syscall's case, this doesn't make any difference, because sys_ni_syscall doesn't take any arguments, but it's an issue for most other system calls.

    看一下/usr/include/asm/linkage.h里面的定义:
    #define asmlinkage CPP_ASMLINKAGE __attribute__((regparm(0)))
    __attribute__是关键字,是gcc的C语言扩展,regparm(0)表示不从寄存器传递参数

    如果是__attribute__((regparm(3))),那么调用函数的时候参数不是通过栈传递,而是直接放到寄存器里,被调用函数直接从寄存器取参数

    还有一种是:

    #define fastcall __attribute__((regparm(3)))
    #define asmlinkage __attribute__((regparm(0)))
    函数定义前加宏asmlinkage ,表示这些函数通过堆栈而不是通过寄存器传递参数。
    gcc编译器在汇编过程中调用c语言函数时传递参数有两种方法:一种是通过堆栈,另一种是通过寄存器。缺省时采用寄存器,假如你要在你的汇编过程中调用c语言函数,并且想通过堆栈传递参数,你定义的c函数时要在函数前加上宏asmlinkage.

    asmlinkage long sys_nice(int increment)
    "asmlinkage" 是在 i386 system call 实作中相当重要的一个 gcc 标签(tag)。
当 system call handler 要调用相对应的 system call routine 时,便将一般用途缓存器的值 push 到 stack 里,因此 system call routine 就要由 stack 来读取 system call handler 传递的参数。这就是 asmlinkage 标签的用意。
     system call handler 是 assembly code,system call routine(例如:sys_nice)是 C code,当 assembly code 调用 C function,并且是以 stack 方式传参数(parameter)时,在 C function 的 prototype 前面就要加上 "asmlinkage"。加上 "asmlinkage" 后,C function 就会由 stack 取参数,而不是从 register 取参数(可能发生在程序代码最佳化后)。

    更进一步的说明...
    80x86 的 assembly 有 2 种传递参数的方法:
    1. register method
    2. stack method
    Register method 大多使用一般用途(general-purpose)缓存器来传递参数,这种方法的好处是简单且快速。另外一种传递参数的做法是使用 stack(堆栈),assembly code 的模式如下:
    push number1
    push number2
    push number3
    call sum
    在 'sum' procedure 里取值的方法,最简单的做法是:
    pop ax
    pop ax
    pop bx
    pop cx
    Stack Top 是放 IP,我们传给 sum procedure 的参数由 stack 的后一个 entry 开始读取。
    其它有关 asmlinkage
    1. asmlinkage 是一个定义
    2. "asmlinkage" 被定义在 /usr/include/linux/linkage.h
    3. 如果您看了 linkage.h,会发现 "__attribute__" 这个语法,这是 gcc 用来定义 function attribute 的语法


在大型C语言项目工程或者linux内核中我们都会经常见到两个FASTCALL和armlinkage

两个标识符(修饰符),那么它们各有什么不同呢?今天就给大家共同分享一下自己的心得.

大家都知道在标准C系中函数的形参在实际传入参数的时候会涉及到参数存放的问题,那么这些参数存放在哪里呢? 有一定理论基础的朋友一定会肯定地回答:这些函数参数和函数内部局部变量一起被分配到了函数的局部堆栈中,真的是这样吗?其实还有例外的情况:

首先作为linux操作系统,它不一定就只运行在X86平台下面,还有其他平台例如ARM, PPC,达芬奇等等,所以在不同的处理器结构上不能保证都是通过局部栈传递参数的,可能此时就有朋友就会问:不放在栈中能放在哪里呢?熟悉ARM的朋友一定知道ARM对函数调用过程中的传参定义了一套规则,叫 ATPCS(内地叫AAPCS),规则中明确指出ARM中R0-R4都是作为通用寄存器使用,在函数调用时处理器从R0-R4中获取参数,在函数返回时再将需要返回的参数一次存到R0-R4中,也就是说可以将函数参数直接存放在寄存器中,所以为了严格区别函数参数的存放位置,引入了两个标记,即 asmlinkage和FASTCALL,前者表示将函数参数存放在局部栈中,后者则是通知编译器将函数参数用寄存器保存起来.

我们在搜索 一些额外的线索,ARM中R0-R4用于存放传入参数,隐约告诉我们,作为高水平嵌入式系统开发者,或者高水平C语言程序员,函数的参数不应该大于5个,那么有人就会反过来问:超过5个的那些参数又何去何从?我的回答是:传入参数如果超过5个,多余的参数还是被存放到局部栈中,此时有人可能又会问:将函数参数传入局部栈有什么不好?我的回答是:表面上没什么不好,但是如果你是一名具有linux内核修养的程序员,你就会隐约记得linux中, 不管是系统调用,还是系统陷阱都会引起用户空间陷入内核空间,我们知道,系统空间的权限级是0,用户空间的权限级为3,系统调用从权限级为3的用户空间陷到权限级为0的内核空间,必然引起堆栈切换,linux系统将从全局任务状态栈TSS中找到一个合适的内核栈信息保存覆盖当前SP,SS两个寄存器的内容,以完成堆栈切换,此时处于内核空间所看到的栈已不是用户空间那个栈,所以在调用的时候压入用户栈的数据就在陷入内核的那个瞬间,被滞留在用户空间栈, 内核根本不知道它的存在了,所以作为安全考虑或者作为高水平程序员的切身修养出发,都不应该向系统调用级函数传入过多的参数。(分析见下文)

进程切换:

linux下的进程切换只发生的内核态。
首先需要说明一点的是,在linux下有段的概念,但是没有段的实际应用。linux只有四个段,分别是用户代码段、用户数据段、内核代码段、内核数据段,基地址都是0x00000000,大小为4G,这样就使得linux下的逻辑地址与线性地址是相同的。
#define __KENEL_CS 0X10 //在gdt的index=2,rpl=0
#define __KERNEL_DS 0x18 //在gdt的index=3,rpl=0
#define __USER_CS 0x23 //在gdt的index=4,rpl=3
#defind __USER_DS 0x2b //在gdt的index=5,rpl=3
 
从用户态切换到内核态时,因为使用不同的堆栈段,所以需要进行堆栈切换而从内核态切换到内核态时,使用的都是内核数据段,所以不需要切换堆栈,但是需要修改TSS的esp0

这就说明了在内核态,可以使用寄存器或堆栈传递参数,而在用户态向内核态传递参数最好使用寄存器的缘由(堆栈切换)!
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