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1. Linux 如何从命令行执行程序从 shell 中运行程序时,系统会为要执行的程序在内存中创建一个区域。分配给程序的内存区域可以位于物理内存的任何位置。为了使这一过程简化,每个程序都被分配相同的虚拟内存地址。虚拟内存地址由操作系统映射到物理内存地址。在 Linux 中,分配给程序的虚拟地址从地址 0x80480000 开始,到 0xbfffffff 结束。Linux 操作系统按照专门的格式把程序存放在虚拟内存地址中,如下图所示:内存区域中的第 1 块区域包含会变代码的所有指令和数据(来自 .bss 和 .data 段)。指令步进包含汇编程序的指令代码,还包含 Linux 运行程序的连接过程所需要的指令信息。内存中的第 2 块区域时堆栈区,它向下增长。但不能就认为,堆栈指针就是从 0xbfffffff 开始的。因为在加载程序之前,Linux 会把一些内容放到堆栈中,其中命令行参数就在这里。2. 分析堆栈程序启动时,Linux 会将 4 种类型的信息存放到程序堆栈中:
命令行参数(包括程序名称)的数目 从 shell 里执行的程序名称 命令行中包含的任何参数 在程序启动时所有当前的 Linux 环境变量 程序名称、命令行参数和环境变量都是均已 '/' 结尾的长度可变的字符串。为了让工作变得更简单,Linux 不仅把字符串加载到堆栈中,还把执行每个这些元素的指针加载到堆栈中,所以可以很容易的在程序中定位它们。程序启动时,堆栈的一般布局如下图所示:下面通过调试 http://www.groad.net/bbs/read.php?tid-2600.html 中的程序观察堆栈的情况。 引用 (gdb) b 13 Breakpoint 1 at 0x8048075: file area.s, line 13. (gdb) run 10 20 30 Starting program: /home/beyes/Program/Assembly/area 10 20 30 Breakpoint 1, _start () at area.s:13 13 finit (gdb) print $esp $1 = (void *) 0xbffff430 上面,Starting program 表示运行命令行中指定的命令行参数。这里我们使用了 10, 20, 30 这 3 个数字作为命令行参数。地址 0xbffff430 是栈顶。现在看一下堆栈里都如何存放上面所说的数据,使用 x 命令看内存中的值: 引用 (gdb) x/20x 0xbffff430 0xbffff430: 0x00000004 0xbffff5c9 0xbffff5eb 0xbffff5ee 0xbffff440: 0xbffff5f1 0x00000000 0xbffff5f4 0xbffff615 0xbffff450: 0xbffff628 0xbffff633 0xbffff643 0xbffff693 0xbffff460: 0xbffff6a5 0xbffff6cf 0xbffff6ef 0xbffff6fa 0xbffff470: 0xbffff71a 0xbffffbbb 0xbffffbe1 0xbffffc13 对照上图:第 1 个值 0x00000004 正是命令行的参数数目(包含全路径的的程序名,10,20,30),共 4 个。第 2 个值 0xbffff5c9 是包含全路经的程序名: 引用 (gdb) x/s 0xbffff5c9 0xbffff5c9: "/home/beyes/Program/Assembly/area" 全路径名+最后一个'/'字符共 0x22 个字节, 0xbffff5c9 + 0x21 = 0xbffff5ea 。那么从 0xbffff5eb 开始就存放命令行参数了。第 3,4,5 个值分别是参数 10, 20, 30 的地址: 引用 (gdb) x/s 0xbffff5eb 0xbffff5eb: "10" (gdb) x/s 0xbffff5ee 0xbffff5ee: "20" (gdb) x/s 0xbffff5f1 0xbffff5f1: "30" 注意,所有命令行参数都是以字符串形式存储的!如参数 "10" 的起始地址是 0xbffff5eb,结束地址为 0xbffffe3d,这里总共 3 个字节,其中包括 '/' 结尾这个字节。这也就是为什么查看这个内存是是用 x/s 来显示(s 表示显示字符串)。在命令行参数之后,4 字节的空值被放到堆栈中,作为参数和指向环境变量的指针的分界点。在 0x00000000 往上,是一些环境变量: 引用 (gdb) x/s 0xbffff5f4 0xbffff5f4: "ORBIT_SOCKETDIR=/tmp/orbit-beyes" (gdb) x/s 0xbffff615 0xbffff615: "SSH_AGENT_PID=1359" (gdb) x/s 0xbffff628 0xbffff628: "TERM=xterm" ... ...