arm上的参数列表传递的分析（以android为例）

1. Linux中可变列表实现的源码分析

查看Linux0.11的内核源代码，对va_list, va_start, va_arg 的实现如下：

    1. va_list的实现没有差别，char
      typedef char       va_list;

    2. va_start的实现

      #define va_start(AP, LASTARG)                                           \ 
(__builtin_saveregs (),                                                \ 
AP = ((char *) &(LASTARG) + __va_rounded_size (LASTARG)))

      注：__builtin_saveregs()是gcc内置的函数，用来保存堆栈，其实好像也没什么必要这么做
      然后将AP指向可变参数前一个参数的的结尾。这里的LASTARG就是前面的param1

    3. va_arg的实现

      #define va_arg(AP, TYPE)                                                \ 
(AP += __va_rounded_size (TYPE),                                       \ 
*((TYPE *) (AP - __va_rounded_size (TYPE))))
      注：这里的逻辑有点奇怪，先将指针移动到该参数的结尾，再返回指针减去该参数长度的位置内容。
      其实这是对C语言的 , 操作符的利用,用来实现类型转换。,后面的值才是返回值，所以移动指针的操作必须在前。一个很好的小技巧

    4. 辅助函数

      #define __va_rounded_size(TYPE)  \ 
(((sizeof (TYPE) + sizeof (int) - 1) / sizeof (int)) * sizeof (int))

      注：前面的va_start和va_arg 都没有使用 sizeof，而是用的 va_rounded_size，这个是什么意思呢？其实和结构的成员对齐相似，每个参数最少占用4个字节。
      例如一个char型的参数，也要占用4个字节，4个连续的char型参数，就要占用16个字节。
      所以这里使用用 [x+ (n-1)] / n * n 的对齐公式来实现最少对齐。
      如果要取一个char型参数，要用va_arg(args, int), 而不能用va_arg(args, char)，否则会产生编译警告，运行异常。

2. ARM上可变参数列表实现分析——二进制

对于pc上的可变参数列表，比较容易理解：参数全部存储在栈上。所以：va_list p定义一个指针，va_start(p, arg_a)获取参数列表地址，该地址就是va_start第二个参数对应数据之后的地址，，在栈上表现为：arg_a+sizeof(arg_a). 此后根据参数类型，使用va_arg依次从指定的参数列表地址取数据。

但时对于arm上，一个会使用寄存器传递参数的平台，又回怎样处理的呢？

通过写一个简单的示例程序：

 int test(int a, ...){
       va_list p;
       va_start(p, a);
       printf("%d", va_arg(p, int));
       va_end(p);
  }

实际编译后如下：

 

.text:00000BE0 ; test(int, ...)
.text:00000BE0                 EXPORT _Z4testiz
.text:00000BE0 _Z4testiz                               ; CODE XREF: main+8p
.text:00000BE0
.text:00000BE0 var_1C          = -0x1C
.text:00000BE0 varg_r0         = -0x10
.text:00000BE0 varg_r1         = -0xC
.text:00000BE0 varg_r2         = -8
.text:00000BE0 varg_r3         = -4
.text:00000BE0
.text:00000BE0                 PUSH    {R0-R3}
.text:00000BE2                 PUSH    {R0-R2,LR}
.text:00000BE4                 LDR     R0, =(unk_2168 - 0xBEE)
.text:00000BE6                 ADD     R3, SP, #0x20+varg_r2
.text:00000BE8                 LDR     R1, [SP,#0x20+varg_r1]
.text:00000BEA                 ADD     R0, PC          ; format
.text:00000BEC                 STR     R3, [SP,#0x20+var_1C]
.text:00000BEE                 BLX     printf
.text:00000BF2                 ADD     SP, SP, #0xC
.text:00000BF4                 POP     {R3}
.text:00000BF6                 ADD     SP, SP, #0x10
.text:00000BF8                 BX      R3
.text:00000BF8 ; End of function test(int,...)

可以看到粗体部分，进行了2次push。而有所了解得程序员，我们知道一般只会push一次，即后面的那一个——用来保存寄存器状态和返回地址。

那么第一次是干什么呢？显然这和可变参数有关！

arm上使用寄存器传递参数时一般只是用r0～r3，因此，系统直接将其压入栈中！然后和一般函数一样的方式去保护可能会被覆盖的寄存器的状态。

将r0~r3压入栈中之后，如果还有更多的参数，则之前必须（应当）已经压入栈中，那么此时的状态就和pc上的类似了。如下所示

（高地址）

...

arg_5

arg_4

arg_3<---r3

arg_2<---r2

arg_1<---r1

arg_0<---r0

<需要保护的寄存器值>

...

(低地址)

 

 

 3. 可变参数列表类型的转换

在Android上, va_list可变参数列表并没有直接定义,是gcc的一个built in类型.但是实际分析中发现,其实va_list就是一个char*,因此我们只需要将其想办法进行类型转化即可.

但是实际过程中,无法通过强制类型转化完成.因此,使用内联汇编完成类型转换.如下

    va_list args;
    char* argBuf;

    __asm__(        
        "mov %[argBuf], %[args]"
        : [argBuf] "=r" (argBuf)
        : [args] "r" (args)    
        :
    );

 

posted on 2014-09-29 00:12  rainduck  阅读(1150)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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