C中的栈指针如何获取返回地址？

Question

对不起，我的 C 有点生疏了。

我想仅使用堆栈指针的地址来获得返回地址作为练习。 我知道我可以使用__builtin_return_address function 直接获取返回地址，但我想使用堆栈指针手动完成。

现在我只有指向返回地址的指针的地址，但我想获得实际地址。

void a() {
    void *sp = __builtin_frame_address(0);
    printf("%p\n", (*(&sp) + 0x8));
}

int main() {
    a();
}

Answer 1

来自此扩展的GNU 文档：

6.51 获取 Function 的返回地址或帧地址

这些函数可用于获取有关 function 的呼叫者的信息。

内置 Function: void * __builtin_return_address (unsigned int level)

这个 function 返回当前 function 或其调用者之一的返回地址。 level 参数是扫描调用堆栈的帧数。 值0产生当前 function 的返回地址，值1产生当前 function 的调用者的返回地址，依此类推。 内联时预期的行为是 function 返回返回到的 function 的地址。 要解决此问题，请使用noinline function 属性。

level 参数必须是常量 integer。

在某些机器上，可能无法确定当前地址以外的任何 function 的返回地址； 在这种情况下，或者当到达栈顶时，这个 function 返回一个未指定的值。 此外， __builtin_frame_address可用于确定是否已到达堆栈顶部。

可能需要对返回值进行额外的后处理，请参阅__builtin_extract_return_addr 。

memory 中返回地址的存储表示可能与__builtin_return_address返回的地址不同。 例如，在 AArch64 上，存储的地址可能会被返回地址签名破坏，而__builtin_return_address返回的地址则不会。

使用非零参数调用此 function 可能会产生不可预知的效果，包括使调用程序崩溃。 因此，当-Wframe-address选项生效时，会诊断出被认为不安全的调用。 此类调用只能在调试情况下进行。

在代码地址可表示为void *的目标上，

void *addr = __builtin_extract_return_addr(__builtin_return_address(0)); 给出当前 function 将返回的代码地址。 例如，这样的地址可以与 dladdr 或其他使用代码地址的接口一起使用。

内置 Function： void * __builtin_extract_return_addr(void *addr)

__builtin_return_address返回的地址可能必须通过这个 function 来获取实际的编码地址。 例如，在 31 位 S/390 平台上，最高位必须被屏蔽掉，或者在 SPARC 平台上，必须添加偏移量才能真正执行下一条指令。

如果不需要修正，这个 function 简单地通过addr 。

内置 Function： void * __builtin_frob_return_addr(void *addr)

这个 function 与__builtin_extract_return_addr相反。

内置 Function: void * __builtin_frame_address(unsigned int level)

这个 function 类似于__builtin_return_address ，但它返回 function 帧的地址而不是 function 的返回地址。调用值为0的__builtin_frame_address产生当前 function 的帧地址，值为1产生帧地址当前 function 的呼叫者，依此类推。

帧是堆栈上保存局部变量和保存的寄存器的区域。 帧地址通常是由 function 压入堆栈的第一个字的地址。但是，确切的定义取决于处理器和调用约定。 如果处理器有一个专用的帧指针寄存器，并且 function 有一个帧，那么__builtin_frame_address返回帧指针寄存器的值。

在某些机器上，可能无法确定当前地址以外的任何 function 的帧地址； 在这种情况下，或者当已到达堆栈顶部时，如果启动代码正确初始化了第一个帧指针，则此 function 将返回 0。

使用非零参数调用此 function 可能会产生不可预知的效果，包括使调用程序崩溃。 因此，当-Wframe-address选项生效时，会诊断出被认为不安全的调用。 此类调用应仅在调试情况下进行。

这是修改后的代码：

#include <stdio.h>

void a() {
    printf("return address: %p\n", __builtin_extract_return_addr(__builtin_return_address(0)));
}

int main() {
    a();
    return 0;
}

从帧地址获取返回地址并不总是可能的，并且是系统特定的，它还取决于 function 调用约定。 编译器在编译内置__builtin_return_address时考虑了这些因素，尝试从__builtin_frame_address的值手动完成它是非常棘手的。

如果您的目标是构建一个内省系统，您可能必须分别存储帧和返回地址。 您将需要解析调试信息以尝试理解可通过这些指针访问的数据。