ARM v7 BKPT 指令在 Linux 2.6.35 上无法正常工作

Question

我遇到的问题是与 Linux 2.6.35 上的 ARM v7 上的 BKPT 指令连接。主要原因是故障指令（bkpt）的地址不正确，与ARM v7手册不对应。

以下是重现步骤：

1. 将操作系统 SIGBUS 处理程序重新定义为我的 SIGBUS 处理程序：

   void InitSigBusHandler() {  
       结构 sigaction sa;  
       memset(&sa, 0, sizeof(sa));    
       sa.sa_flags = SA_SIGINFO;  
       sigfillset(&sa.sa_mask);  
       sa.sa_sigaction = SigBusHandler;  
       sigaction(SIGBUS, &sa, NULL);
       } 
   

2. 使用内联 _asm 并将“BKPT”指令放入 ma​​in() 函数中的代码中：

   int main(int argc, char **argv)  
   {
        InitSigBusHandler();
        __asm
        （
             “bkpt\n\t”
        ）；
   
        返回0；
   }
   

3. 这是我的 SIGBUS 处理程序：

   void SigBusHandler(    
       整型符号，  
       siginfo_t *pAct，  
       void *pOldAct  
       ）
   {
       写(2,
            (const char *)MSG_SIGBUS_IN_HANDLER,  
             strlen((const char *)MSG_SIGBUS_IN_HANDLER)  
             ）；
   
       uint32_t failureAddr = (uint32_t)pAct->si_addr;  
       memcpy((void *)缓冲区，  
             （无效*）MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR，  
             strlen(MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR)  
             ）；
   
       写(2,  
            (const char *)MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR,  
             strlen((const char *)MSG_SIGBUS_FAULT_ADDR)  
             ）；  
   
       sprintf(缓冲区,“%x\n”,faultAddr);  
       写（2，缓冲区，strlen（缓冲区））；
   }   
   

4. 问题是指令 (bkpt) 的故障地址错误，并且不符合 ARM v7 规范。这是程序运行后的控制台输出：

   <块引用>

   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86b0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86c0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86c0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86c0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86c0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86b0
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86a8
   在 SIGBUS 处理程序中：
   故障地址：86f0

在 x86 架构上，该示例工作正常。在 ARM v7 架构上，此示例有一个奇怪的行为。

如果我在 ARM v7 上使用 GDB，他会捕获具有正确地址的 BKPT 指令。

也许有人知道我做错了什么？

Answer 1

对于断点陷阱来说，si_addr 的假设精确（即发生故障时操作的实际地址）不一定是正确的/可移植的。

您确实需要检查保存的寄存器状态，即信号处理程序的第三个参数，它可以转换为ucontext_t*。状态在 CPU 之间不可移植，因此通用接口仅传递 void *； GDB 检查它（以便信息寄存器 工作）并从那里提取错误的程序计数器，这就是为什么它能够将您指向断点指令。

如果您尝试过，您在 ARM 上遇到的情况与在 64 位 x86 上遇到的情况类似：

volatile char *ptr = (char*)0x1234567890abcdef;
char crashme = *ptr;

并且您预计 si_addr 中的故障地址为 0x1234567890abcdef 。情况并非如此，因为访问此地址时将创建 #GPF 而不是 #PF 故障，并且前者不会在 x86 上设置故障地址寄存器。如果您查看保存为 ucontext_t / struct sigcontext（嵌入其中）的一部分的程序计数器，您将看到错误的指令地址，而且这将是精确的。

将信号处理程序更改为：

void SigBusHandler(
     int  signum,  
     siginfo_t  *pAct,  
     void  *context
    )
{
    struct sigcontext *ctx = &(((ucontext_t*)context)->uc_mcontext);
    uintptr_t fault_address = ctx->arm_pc;    /* that's what you'll see on ARM */
    ...
}

如前所述，问题在于弄清楚 CPU 寄存器状态必然会为您提供依赖于 CPU 的代码。您必须进行一些调整/包装才能保持其便携性，例如：

#if defined(ARM)
#define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.arm_pc)
#elsif defined(__i386__)
define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.eip)
#elsif defined(__amd64__)
define GET_PC_FROM_CONTEXT(c) (((ucontext_t *)(c))->uc_mcontext.rip)
#endif

uintptr_t instr_address = GET_PC_FROM_CONTEXT(context);

希望有帮助！