コグノスケ

RISC-V 64bit Linuxとシステムコールと32bitの引数 その6 - SYSCALL_DEFINE() を全部展開

目次: RISC-V

昨日の続きです。「64bit環境においてシステムコールの引数がレジスタ長（= 64bit）以下だった場合（例えばintが典型例）、どう扱うか？」コードの解説編です。

どうして符号拡張されるのか？逆アセンブルで説明したつもりになってはいけない、逃げてはダメだ！という熱心なあなたのために、マクロを展開しながら説明します。今回の解説は __MAP(), __SC_LONG(), __SC_CAST() マクロの意味や実装です。

SYSCALL_DEFINE() の展開

今までのSYSCALL_DEFINE(), __MAP(), __SC_LONG(), __SC_CAST() マクロを全部合体させて展開して、組み込み関数などを外すとこうなるはずです。

asmlinkage long __se_sys_reboot(__MAP(4,__SC_LONG,int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd, void __user *, arg))
{
	long ret = __do_sys_reboot(__MAP(4,__SC_CAST,int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd, void __user *, arg));
	__MAP(4,__SC_TEST,int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd, void __user *, arg);
	__PROTECT(4, ret,__MAP(4,__SC_ARGS,int, magic1, int, magic2, unsigned int, cmd, void __user *, arg));
	return ret;
}

↓こうなる

asmlinkage long __se_sys_reboot(long magic1, long magic2, long cmd, long arg)
{
	long ret = __do_sys_reboot((int)magic1, (int)magic2, (unsigned int)cmd, (void __user *)arg));
	//__SC_TEST() による型のチェック、チェックに引っかかったらコンパイルエラー
	//__PROTECT(magic1, magic2, cmd, arg) に展開されるがRISC-V 64bitでは何も意味はない
	return ret;
}

つまり __se_sys_reboot() ではシステムコールからの引数はlong long, unsigned long longを除いて常にlong型の引数として扱い（__SC_LONGマクロの働き）、システムコールの本体 __do_sys_reboot() にはシステムコールが定義する本来の型にキャストして渡します（__SC_CASTマクロの働き）。

例えばmusl libcのreboot() のmagic1にあたるレジスタa0には0x00000000_fee1deadが渡されます。longの値として解釈すると正の数4276215469ですが、__do_sys_reboot() の呼び出し時にintにキャストして渡すため0xfee1dead = -18751827であると解釈されます（たぶん、大抵は）。

キャストされた負のint型の値を __do_sys_reboot() はlong型の引数で受け取ります。このときlong型で -18751827と解釈される値（= 0xfee1deadを64bitに符号拡張した0xffffffff_fee1dead）をレジスタa0に格納して、関数呼び出しを行います。

(gdb) b __do_sys_reboot
Breakpoint 1 at 0xffffffff8002d860: file kernel/reboot.c, line 702.

(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 1, __do_sys_reboot (magic1=-18751827, magic2=672274793,
    cmd=1126301404, arg=0x4321fedc) at kernel/reboot.c:702
702     {

(gdb) p/x $a0
$1 = 0xfffffffffee1dead

なので __do_sys_reboot() でブレークしてレジスタa0の内容を表示すると、0xffffffff_fee1deadになっていたわけです。

いやー長かった。マクロの魔術ですね。