瞭解OSX 16字節對齊

Question

因此，似乎everyone知道OSX系統調用總是16字節堆棧對齊。太棒了，這是有道理的，當你有這樣的代碼：

section .data 
    message db 'something', 10, 0 

section .text 
    global start 

start: 
push 10   ; size of the message (4 bytes) 
push msg  ; the address of the message (4 bytes) 
push 1   ; we want to write to STD_OUT (4 bytes) 
mov  eax, 4  ; write(...) syscall 
sub  esp, 4  ; move stack pointer down to 4 bytes for a total of 16. 
int  0x80  ; invoke 
add  esp, 16 ; clean 

完美，堆棧對齊到16個字節，是非常有道理的。儘管我們稱之爲系統調用（1）（exit）。從邏輯上講，將是這個樣子：

push 69   ; return value 
mov  eax, 1 ; exit(...) syscall 
sub  esp, 12 ; push down stack for total of 16 bytes. 
int  0x80  ; invoke 

這不工作，雖然，但這：

push 69   ; return value 
mov  eax, 1 ; exit(...) syscall 
sub  esp, 4 ; push down stack for total of 8 bytes. 
int  0x80  ; invoke 

這工作正常，但是這隻有8個字節???? Osx很酷，但是這個ABI讓我瘋狂。有人可以闡明我不瞭解的東西嗎？

Answer 1

短版：你可能並不需要對齊到16個字節，你只需要你的參數列表之前，總是留下一個4字節的差距。

龍版本：

這就是我認爲正在發生的事情：我不知道這是真的，堆棧應該是16字節對齊。然而，邏輯指出如果是，並且如果需要填充或調整堆棧以實現該對齊，則必須在之前發生，系統調用的參數被推入，而不是之後。在int 0x80指令和實際參數的位置之間，堆棧指針之間不能有任意數量的字節。內核不知道在哪裏找到實際的參數。在之後從堆棧指針減去以實現「對齊」參數不會對齊參數，它通過在堆棧指針和參數之間插入任意數量的字節來對齊堆棧指針。不管別的什麼可能是真的，那是不對的。

那麼爲什麼第一個和第三個片段可以工作呢？他們不也在那裏插入任意字節嗎？他們偶然工作。這是因爲它們都碰巧插入了4個字節。這種調整不是「成功」的，因爲它實現了堆棧對齊，它是系統調用ABI的一部分。顯然，系統調用ABI期望並且要求在參數列表之前有一個4字節的插槽。

爲syscall()函數的源可以發現here。它看起來像這樣：

LEAF(___syscall, 0) 
    popl %ecx  // ret addr 
    popl %eax  // syscall number 
    pushl %ecx 
    UNIX_SYSCALL_TRAP 
    movl (%esp),%edx // add one element to stack so 
    pushl %ecx  // caller "pop" will work 
    jnb 2f 
    BRANCH_EXTERN(cerror) 
2: 
END(___syscall) 

要調用這個庫函數，調用者將已經設置堆棧指針指向參數給syscall()功能，這與系統調用號開始，然後有真正的論據實際的系統調用。但是，調用者然後將使用call指令來調用它，將返回地址壓入堆棧。

因此，上面的代碼彈出返回地址，將系統調用號碼彈出到%eax，將返回地址推回堆棧（系統調用號碼最初所在的位置），然後執行int 0x80。所以，堆棧指針指向返回地址，然後是參數。還有4個字節：返回地址。我懷疑內核忽略了返回地址。我猜它在系統調用ABI中的存在可能只是爲了使系統調用的ABI類似於函數調用。

這對系統調用的對齊需求意味着什麼？那麼，這個函數可以保證從調用者的設置改變棧的對齊方式。調用者可能設置了16字節對齊的堆棧，並且該函數在中斷之前將其移動4個字節。對於系統調用，堆棧需要16字節對齊可能只是一個神話。另一方面，調用系統庫函數的16字節對齊要求絕對是真實的。我開發的葡萄酒項目被它燒了。對於128位SSE參數數據類型來說，這是非常必要的，但是如果即使對於不使用這些參數的函數，如果alignemtn錯誤，蘋果也會讓他們的懶惰符號解析器故意炸燬，以便早日發現問題。系統調用不會受到早期失敗機制的影響。這可能是內核不需要16字節對齊。我不確定是否有系統調用需要128位參數。