Arm64/aarch64 stack overflow栈溢出Debug 总结

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已于 2024-06-30 16:46:49 修改

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分类专栏： linux 文章标签： arm c++ 汇编

于 2023-07-16 21:53:42 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/yeguanxuri/article/details/131755096

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文章通过无限递归的C语言代码示例解释了栈溢出的情况，并指出在AARCH64架构中，x18寄存器通常作为栈限制地址指示器。当SP超过x18时，发生栈溢出。文章强调了使用addr2line工具进行调试的局限性，并推荐使用GDB进行更深入的分析。此外，还介绍了ARM64的32个通用寄存器及其用途，特别是与栈管理相关的寄存器如SP、FP和x18。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一，无限递归demo

二，大道至简

附加arm64 32个寄存器介绍

闲来无事，扣个指甲。

通常情况下，正常的工程里很难遇到栈溢出的案例。栈溢出情况可能有多种，这里列举无限递归的demo。

一，无限递归demo

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

#define STACK_SIZE 64

void *thread_func(void *arg) {
  static int i = 0;
  i++;
  printf("thread recursion level: %d\n", i);

  thread_func(NULL);

  return NULL;
}

int main() {
  pthread_attr_t attr;
  pthread_t tid;

  pthread_attr_init(&attr);
  pthread_attr_setstacksize(&attr, STACK_SIZE);
  pthread_create(&tid, &attr, thread_func, NULL);
  pthread_join(tid, NULL);

  return 0;
}

运行会有著名的segment fault：

结果显示在递归到261902次的时候，发生了栈溢出。

如果万一你的工程里遇到了，该怎么去分析呢？addr2line ？能解决？addr2line 最多带你到11行的代码，然后呢？

二，大道至简

看似复杂实则非常的简单。

跳到第0栈，即事故现场帧，注意这里的 sp 和 x18 即可：

x29            0xffffbed4c010
sp             0xffffbed4c010
x18            0xffffbed4c6d2

明显能看到sp < x18. 妥妥的栈溢出。

这里核心点在于，x18 一般是特殊寄存器，保存的是栈限制地址。

上学的时候就知道，栈的地址是向下生长的，如下(盗图)。

这里sp 已经增长超过了栈限制地址了，即：栈溢出。

其他情况，差不多也是如此，比如访问变量地址超出了栈空间。重点关注X29,SP 和X18.

再举第2个例子：

#include <stdio.h>

void function() {
  int arr[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
  printf("%s,stackoverflow,arr[14]:%p\n",__func__,arr+14);
  arr[14] = 0; 
}

int main() {

  function();

  return 0;
}

这里是栈上变量溢出，也是数组越界。

数组地址破了fp：

-exec  info regis x18 x29 sp
x18            0xffffffffee0c
x29            0xffffffffef50
sp             0xffffffffef50
-exec  p /x &arr
$1 = 0xffffffffef60
-exec  p /x &arr[14]
$2 = 0xffffffffef98

终端显示：

function,stackoverflow,arr[14]:0xffffffffef98
Segmentation fault

大道至简，3个关键点：

1,aarch64/arm64 x18 栈限制寄存器

2,栈的生长方向是递减的

3,fp,sp 寄存器

备注下：Arm, 即32位的寄存器行为和用途有些许不一样.

附加arm64 32个寄存器介绍

引用自(原地址)

ARM64提供了32个通用寄存器，其用途如下表：

x0~x7：传递子程序的参数和返回值，使用时不需要保存，多余的参数用堆栈传递，64位的返回结果保存在x0中。
x8：用于保存子程序的返回地址，使用时不需要保存。
x9~x15：临时寄存器，也叫可变寄存器，子程序使用时不需要保存。
x16~x17：子程序内部调用寄存器（IPx），使用时不需要保存，尽量不要使用。
x18：平台寄存器，它的使用与平台相关，尽量不要使用。
x19~x28：临时寄存器，子程序使用时必须保存。
x29：帧指针寄存器（FP），用于连接栈帧，~~使用时必须保存~~。[这里需要修正，不完全这样]
x30：链接寄存器（LR），用于保存子程序的返回地址。
x31：堆栈指针寄存器（SP），用于指向每个函数的栈顶。

编译工具：极力推荐GDB 调试。VSCode只是看起来好看，实际上没有gdb 方便。