libffi浅析

最新推荐文章于 2025-05-19 12:04:50 发布

ayu_ag

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分类专栏：汇编文章标签： arm 栈 libffi alignment

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/ayu_ag/article/details/50706429

本文介绍了libffi在ARM处理器上用于高级语言间互调的原理，特别是32位软浮点的SYSV ABI。内容涵盖ffi_type结构体的使用、函数调用的初始化步骤，包括ffi_cif结构体的初始化，以及参数如何按照SYSV ABI规则传递。重点解析了参数对齐、返回值处理和结构体返回的特殊情况。

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最近调试了weston的一个coredump，对libffi有了一些了解，在此记录下，使用的是arm处理器，32位，soft float，libffi3.1，使用的abi是SYSV。

libffi简介和使用示例：http://www.atmark-techno.com/~yashi/libffi.html，建议先看完，有所了解再继续看本文。大体意思就是libffi用于高级语言之间的相互调用。由于函数指针，参数类型，参数个数，参数的值都可以在运行时指定，所以在脚本语言调用c里面用的比较多，比如python 的ctypes；也可以调用不同abi(应用程序二进制接口)编译的程序，这个了解的不多。

数据类型

libffi定义了ffi_type结构体，用于描述对应的c语言中的uint32, sint32, floate, void *, struct等类型：

typedef struct _ffi_type
{
  size_t size;
  unsigned short alignment;
  unsigned short type;
  struct _ffi_type **elements;
} ffi_type;

比如变量ffi_type_uint32用于描述c语言的uint32类型，它所占大小是4；对齐大小是4；在libffi中用于标记类型的数字是FFI_TYPE_UINT32，也就是9；elements在c语言基本类型中没有用到，固定为NULL，elements在结构体中才会用到，为结构体中的元素。

ffi_type_uint32变量是通过FFI_TYPEDEF(uint32, UINT32, FFI_TYPE_UINT32)得到的

#define FFI_TYPEDEF(name, type, id)       \
struct struct_align_##name {          \
  char c;                 \
  type x;                 \
};                        \
const ffi_type ffi_type_##name = {        \
  sizeof(type),                   \
  offsetof(struct struct_align_##name, x),    \
  id, NULL                    \
}

#define FFI_NONCONST_TYPEDEF(name, type, id)  \
struct struct_align_##name {          \
  char c;                 \
  type x;                 \
};                        \
ffi_type ffi_type_##name = {          \
  sizeof(type),                   \
  offsetof(struct struct_align_##name, x),    \
  id, NULL                    \
}

定义了struct_align_uint32结构体，这一系列结构体的第一个元素都是char，第二个是具体的uint32,sint32,void *等，用于之后求取对齐字节数。

ffi_type_uint32为ffi_type类型的const变量，sizeof(uint32)得到uint32的大小；offsetof类似于内核里面著名的container_of函数中求取结构体中元素偏移字节数的代码，可以得到uint32在struct_align_uint32中的偏移为4，表示uint32是4字节对齐的；id是FFI_TYPE_UINT32，值为9；elements为NULL。

函数调用

有了类型，下面就看函数调用，分为两步：

一、初始化ffi_cif结构体

ffi_cif结构体定义为：

typedef struct {
  ffi_abi abi;
  unsigned nargs;
  ffi_type **arg_types;
  ffi_type *rtype;
  unsigned bytes;
  unsigned flags;
#ifdef FFI_EXTRA_CIF_FIELDS
  FFI_EXTRA_CIF_FIELDS;
#endif
} ffi_cif;

表示了函数调用中的一些信息，比如abi；输入参数个数；输入参数类型(ffi_type_uint32之类的)；返回值类型；输入参数占用空间的大小(aapcs要求进入arm函数时堆栈是8字节对齐的。由于这个缓冲区是在sysv.S的ffi_call_SYSV函数中通过sub s