为什么在同一程序的不同运行中堆栈大小不同？

2023年6月1日 253次阅读

考虑以下程序.它从命令行获取一个参数,然后将递归函数展开到该限制.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int rec(int x, int limit) {
  if (x == limit) {
    return limit;
  }
  int r = rec(x + 1, limit);
  return r - 1;
}

int main(int arc, char* argv[]) {
  int result, limit;
  limit = atoi(argv[1]);
  printf("stack: %p\n", &result);
  result = rec(0, limit);
  printf("%d\n", result);
}

如果我编译它,我希望它用于固定输入参数限制的堆栈.还有其他事情发生了.

dejan@raven:~/test/stack$gcc stack.c
dejan@raven:~/test/stack$./a.out 174580
stack: 0x7fff42fd58f0
Segmentation fault (core dumped)
dejan@raven:~/test/stack$./a.out 174580
stack: 0x7ffdd2dd8b20
0

在两个不同的运行中,堆栈大小似乎不同.它似乎不是一个编译器问题,因为clang会发生同样的事情,并且反汇编不涉及任何奇怪的事情.

为什么不同运行的堆栈大小不同？

最佳答案 我已经将/ proc / self / maps解析器添加到你的程序中(与@AndrewHenle建议的方法相同,但是我在程序开始时这样做,并且不调用pmap)：

char* get_stack_bounds() {
    FILE* maps = fopen("/proc/self/maps", "r");
    static char line[256];

    while(!feof(maps)) {
        fgets(line, 255, maps);
        if(strstr(line, "[stack]")) {
            char* space = strchr(line, ' ');
            *space = '\0';
            fclose(maps);
            return line;
        }
    }

    fclose(maps);
    return NULL;
}

unsigned long get_stack_right() {
    char* bounds = get_stack_bounds();
    bounds = strchr(bounds, '-') + 1;
    return strtol(bounds, NULL, 16);
}

并在main()的开头转储一些信息：

printf("&result: %p delta: %ld\n", &result, 
     get_stack_right() - ((unsigned long) &result));

以下是一些结果：

> ./a.out 104747
&result: 0x7fff3347c7f8 delta: 6152
0
> ./a.out 174580
&result: 0x7fffe43c9b38 delta: 5320
0
> ./a.out 174580
&result: 0x7fff26ad2b28 delta: 9432
Segmentation fault (core dumped)
> ./a.out 174580
&result: 0x7fff145aa5a8 delta: 6744
0
> ./a.out 174580
&result: 0x7fff74fff0b8 delta: 12104
Segmentation fault (core dumped)

我认为delta(结果地址和堆栈基地址之间的差异)和分段错误之间的相关性是显而易见的.

您应该注意main()不是在程序中运行的第一个函数,实际入口点将是来自crt1.o(或其他)的_start(),因此初始堆栈大小可能不同.

实际问题是Address space layout randomization .
以下是fs / binfmt_elf_fdpic.c关于其用法的注释：

/* In some cases (e.g. Hyper-Threading), we want to avoid L1 evictions
 * by the processes running on the same package. One thing we can do is
 * to shuffle the initial stack for them, so we give the architecture
 * an opportunity to do so here.
 */
sp = arch_align_stack(bprm->p);

这是x86上的arch_align_stack()的实现：

unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp)
{
    if (!(current->personality & ADDR_NO_RANDOMIZE) && randomize_va_space)
        sp -= get_random_int() % 8192;
    return sp & ~0xf;
}
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