[The Old New Thing] ¿Puedo usar mi stack como me plazca?

En Windows, la pila crece de direcciones grandes a pequeñas. A veces se determina arquitectónicamente, y a veces es solo un acuerdo aceptado. El valor del puntero de la pila (registro del procesador) es un puntero al valor en la parte superior de la pila. Y los valores ubicados más profundamente en la pila, respectivamente, se ubican en direcciones grandes. Pero, ¿qué sucede con los datos ubicados en direcciones más pequeñas que el puntero de la pila?

Las convenciones para algunas (pero no todas) arquitecturas definen la zona roja, que es el área de memoria debajo del puntero de la pila, pero que todavía es válida para su uso por la aplicación.

Para Windows, el tamaño de la zona roja varía según la arquitectura del hardware y, a menudo, es cero.

* La plataforma Itanium tiene una característica especial: la zona roja se encuentra arriba del puntero de la pila , y no debajo.
** En el caso de PowerPC, la zona roja es un efecto secundario del acuerdo de llamada .

Cualquier memoria detrás de la zona roja (en la pila) se considera volátil y el sistema operativo puede cambiarla en cualquier momento.

Pero en serio, ¿por qué al sistema operativo le importa lo que hago con mi stack? Quiero decir, esta es mi pila! El sistema operativo no me dice qué hacer con la memoria que VirtualAlloc través de VirtualAlloc . ¿Qué hace que la pila sea diferente de cualquier otra memoria?

Considere el siguiente código para la plataforma x86 :

  MOV [esp-4], eax ;  eax    MOV ecx, [esp-4] ;     ecx CMP ecx, eax ;  ? JNZ panic ; N:  -  

¿Es posible que se implemente una transición condicional?

Como no hay zona roja en x86, la memoria con desplazamientos negativos en relación con el puntero de la pila se puede sobrescribir en cualquier momento. Por lo tanto, para el código anterior, es posible la transición a la etiqueta de panic .

El depurador puede usar la memoria detrás de la zona roja como un lugar conveniente para almacenar sus datos. Por ejemplo, si usa el comando .call , el depurador realizará una llamada anidada en la misma pila y probablemente usará parte de este espacio de pila para guardar los registros y poder restaurarlos después de regresar de la función llamada. Por lo tanto, cualquier información almacenada fuera de la zona roja será destruida.

Incluso durante el funcionamiento normal, el sistema operativo puede en cualquier momento sobrescribir datos fuera de la zona roja. Aquí, por ejemplo, cómo puede suceder esto:

Supongamos que su hilo ejecuta su franja horaria justo después de guardar los datos detrás de la zona roja. Mientras su hilo espera para reanudar la ejecución, el administrador de memoria elimina temporalmente una página física de su código. Al final, su hilo vuelve a tener el control y el administrador de memoria intenta intercambiar la página de código nuevamente (página adentro). ¡Oh, no, se produce un error de E / S durante la búsqueda! El sistema operativo empuja un marco de excepción para STATUS_IN_PAGE_ERROR en la pila, lo que conduce a la corrupción de datos que guardó detrás de la zona roja.

El sistema operativo despacha esta excepción. Accede al controlador de excepciones de vectores ( VEH ), que es otra parte de su programa. El controlador se instaló específicamente para manejar situaciones excepcionales que surgen del posible lanzamiento de su programa directamente desde un CD-ROM o una red FS no confiable. El programa muestra una solicitud en la que le pide al usuario que inserte el CD nuevamente y le ofrece intentarlo nuevamente. Si el usuario dice lo que debe repetirse, el controlador de excepciones de vector devuelve EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION y el sistema operativo reiniciará las instrucciones en las que se produjo la excepción.

Esta vez, el reinicio se realiza correctamente porque el CD-ROM está presente (y leído) y el código se puede bombear con éxito a la memoria. Se ejecuta la siguiente instrucción, que carga el valor fuera de la zona roja en el ecx . Pero este no es el mismo valor que se guardó en la declaración anterior, ya que la excepción STATUS_IN_PAGE_ERROR sobrescribe. La comparación dice que los datos son diferentes, y vamos a la etiqueta de panic .

Si desea guardar los datos en la pila, póngalos allí correctamente: primero reduzca el puntero de la pila y luego guarde el valor en la parte válida de la pila. No oculte datos detrás de la zona roja, esta memoria se puede cambiar en cualquier momento sin su conocimiento.