通过地址从 jitted 代码调用 c 函数

Question

我目前正在尝试通过 python 进行 JIT。我通过另一个 SO 问题找到了 peachpy。在大多数情况下，这很容易，但我没有使用外部 c 函数。我想调用 putchar，这是一个只有一个参数的函数。由于我在 windows 上，使用 x86-64，我希望将单个参数放入 rcx，然后运行 call 和函数指针地址。为此，我写了这段代码：

from peachpy import *
from peachpy.x86_64 import *
import ctypes


putchar_address = ctypes.addressof(ctypes.cdll.msvcrt.putchar)
c = Argument(uint64_t)

with Function("p", (c,), int64_t) as asm_function:
    LOAD.ARGUMENT(rcx, c)
    MOV(r8, putchar_address)
    CALL(r8)
    RETURN(rax)


raw = asm_function.finalize(abi.detect()).encode()
python_function = raw.load()

print(python_function(48))

最终代码 OSError: exception: access violation writing 0x0000029E58C1A978 崩溃。

我看了很多其他的 SO 答案，但是 none 确实有助于解决这个问题，代码实际上是这些的结果。最有用的是这个：

编辑：我尝试了一些其他的东西。

PeachPy 并没有直接公开 rsp，声称它已经正确处理了它。但我仍然可以直接影响它，导致这段代码：

from peachpy.x86_64.registers import rsp
#...
    LOAD.ARGUMENT(rcx, c)
    SUB(rsp, 40)
    MOV(r8, putchar_address)
    CALL(r8)
    ADD(rsp, 40)
    RETURN(rax)

这会将错误更改为带有退出代码 0xC0000409 的崩溃，这意味着超出堆栈顶部的堆栈访问。

PeachPy 生成的反汇编结果如下：

没有rsp

0:  49 b8 a8 a8 1a 84 1f    movabs r8,0x21f841aa8a8
7:  02 00 00
a:  41 ff d0                call   r8
d:  c3                      ret

和rsp

0:  48 83 ec 28             sub    rsp,0x28
4:  49 b8 a8 98 ad 9e ac    movabs r8,0x1ac9ead98a8
b:  01 00 00
e:  41 ff d0                call   r8
11: 48 83 c4 28             add    rsp,0x28
15: c3                      ret

（来自 https://defuse.ca/online-x86-assembler.htm）

根据 c 编译器的输出（此处：https://godbolt.org/z/BKgk7Y），我创建了以下代码

    MOV([rsp + 16], rdx)
    MOV([rsp + 8], rcx)
    SUB(rsp, 40)
    MOV(rcx, [rsp + 56])
    CALL([rsp + 48])
    ADD(rsp, 40)
    RETURN(rax)

它创建与 c 编译器相同的汇编代码：

0:  48 89 54 24 10          mov    QWORD PTR [rsp+0x10],rdx
5:  48 89 4c 24 08          mov    QWORD PTR [rsp+0x8],rcx
a:  48 83 ec 28             sub    rsp,0x28
e:  48 8b 4c 24 38          mov    rcx,QWORD PTR [rsp+0x38]
13: ff 54 24 30             call   QWORD PTR [rsp+0x30]
17: 48 83 c4 28             add    rsp,0x28
1b: c3                      ret

这失败了，这意味着问题不在生成的代码中。（而且我没有使用putchar，我仍然得到相同的退出代码0xC0000409）

Answer 1

在@PeterCordes 的帮助下，我解决了重要问题。

我误解了 windows 调用约定。需要预留影子space和对齐堆栈，所以需要'sub rsp, 40'。
ctypes.addressof(ctypes.cdll.msvcrt.putchar) 给出的不是代码的开始，而是指向代码开始的指针的地址。

问题 1 很容易解决，问题 2 需要一些修修补补。最后，这段代码有效：

c_void_p_p = ctypes.POINTER(ctypes.c_void_p)

putchar_address = ctypes.addressof(ctypes.cast(ctypes.cdll.msvcrt.putchar, c_void_p_p).contents)
func_ptr = Argument(ptr())
c = Argument(uint64_t)

with Function("p", (c,), int64_t) as asm_function:
    MOV(r12, putchar_address)
    SUB(rsp, 40)
    CALL(r12)
    ADD(rsp, 40)
    RETURN()

raw = asm_function.finalize(abi.detect()).encode()
print(raw.code_section.content.hex())
python_function = raw.load()
print(python_function(54))

这会生成这个程序集：

0:  41 54                   push   r12
2:  49 bc 90 77 75 4d fa    movabs r12,0x7ffa4d757790
9:  7f 00 00
c:  48 83 ec 28             sub    rsp,0x28
10: 41 ff d4                call   r12
13: 48 83 c4 28             add    rsp,0x28
17: 41 5c                   pop    r12
19: c3                      ret

并且完全按照预期工作。

（只要记住saved/need要保存哪些寄存器即可。）

通过地址从 jitted 代码调用 c 函数

Calling a c-function from jitted code by address

python

x86-64

jit

calling-convention