真 C 之二

by thinker

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linkname:[真 $C$ 語言...] http://heaven.branda.to/~thinker/GinGin_CGI.py/show_id_doc/326 提到， curry 的實作可分為兩個部分。本文要討論第一部分，「收集參數，最後將參數全部傳給 target function 執行」。

應該有許多人知道， $C$ 在呼叫 function 時，是將 arguments 放在 stack 裡，然後執行 call 這個 assembly 指令。當 call 被執行時，就會出現如下圖的情況

[http://jserv.sayya.org/helloworld/pix/ia32-stack.jpg]

(jserv ，sorry! 偷你的圖)

call 指令將 return address 填入 stack ，而在 retrun address 的後面就是第一個參數，參數是位在 caller 的 stack frame 裡。因此，我們只需計算出第一個參數的位置，我們就可以在 caller 的 frame 將參數全都填進去。

由於我們一開始並不知道參數的數量和大小，我們必需動態在 stack 裡配置空間，以將參數放入適當的位置。幸運的，我們有 alloca() 這個 $C$ function 。於是我們利用 alloca() 在 stack 挪出空間，再使用下面 function 算出第一個參數的位置。

{{{#!cpp
char *dummy(int a) {
  return (char *)&a;
}

int complete(curry_t *co) {
  char *buf;
  int r;
  
  alloca(co->cur_sz);
  buf = dummy(0);
  memcpy(buf, co->buf, co->cur_sz);
  if(co->cur_sz > 0) {
    r = (*(int (*)(int))co->func)(*(int *)buf);
  } else {
    r = (*(int (*)())co->func)();
  }
  
  return r;
}
}}}
在呼叫 dummy() 前，我們先用 alloca() 挪動 stack ，以騰出空間。若沒有這個動作，我們在呼叫 dummy() 時，所取得的 address 是針對只有一個參數的情況，對兩個、三個或更多參數的情況，則有空間不足的情形。而我們希望能處理未知數目的參數，卻又無法用正規的語法傳入未知數目的參數(我們只能接收未知數目的參數)，因此我們先使用 alloca() ，使 esp 這個 register 往低位址挪動，以騰出足夠的空間。

透過呼叫 dummy() ，我們取得第一個參數所在的位址，接著就使用 memcpy() 將所有參數都 copy 至第一個參數及之後的位址。因此，當我們在呼叫 target function 時，雖然我們只傳入一個參數。但因為我們將參數都放入適當的位址了，因此 callee (target function) 依然讀取到我們準備好的值。

為什麼我們要在 dummy() 傳入一個參數呢? 何不用 dummy() 的 local variable 計算第一個 argument 的位址呢? 原因為， local 的 frame 配置方式，在不同的平台，配合不同的 ABI ，可能有所不同。因此計算的公式也會隨著平台而變動，問題也跟著複雜。然而，傳入第一個參數卻可以直接取得參數存放的位置，能有較好的移植性。然而，有些系統可能因為系統安全的因素，在每一次呼叫 function 時，使用不固定的位址傳參數。這種特殊的狀況，則不在本文的考量。

複雜嗎?? 確實是很複雜!! 要怪就怪 jserv 吧!! :D

最後更新時間: 2008-06-19 17:52:26 CST | 引用

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COMMENTS:

on 2008-06-19 22:05:47 CST

jclin said ..

Does this work on x86-64 arch or MacOS? As I known, x86-64 GCC omits the frame pointer and passes arguments in registers by default.

on 2008-06-19 22:58:37 CST

Thinker said ..

to jclin, 不好意思，我窮苦，沒有 x86-64 的機器可用，所以我也不知道。如果有 pass by registers 的情況，我猜想能 pass 更多 arguments 而非一個 argument ，並計算第 n 個 argument，將這個問題避掉。 omit-frame-pointer 應該不是個問題，因為我們是計算第一個 argument 的位置。

on 2008-06-20 00:13:42 CST

jclin said ..

在 x86-64 因為會有大量的 registers，即使是很多參數，一樣會部份放在 registers，部份放在 stacks。

on 2008-06-20 00:27:58 CST

Thinker said ..

既然 register 數量是有限的，我們能透過增加 dummy() 的 argument 數量，計算第 n 個 argument 的位址，以解決這個問題。詳細情況容後另文專述。話說回來，能借能 x86-64 來試嗎? :p

on 2008-06-20 11:34:15 CST

jclin said ..

:) I have no personal x86-64 machine. I tested it in the company. It is perfect when gcc -m32. It got segmentation faults in native x86-64. Also, got Bus error on MacOSX 10.5.3. Because there are some assumptions on the model of calling conversion, it becomes machine dependent.