В каких сегментах используется скомпилированная программа C?

Question

Я читал в вики OSDev, что защищенный режим архитектуры x86 позволяет создавать отдельные сегменты для кода и данных, в то время как вы не можете писать в раздел кода. То, что Windows (да, это платформа) загружает новый код в сегмент кода, а данные создаются в сегменте данных. Но, если это так, как известно программе, она должна переключать сегменты в сегмент данных? Если вы понимаете это правильно, обратите внимание, что все инструкции для адреса указывают на сегмент, из которого вы запускаете код, если вы не переключите дескриптор. Но я также читал, что такая компактная модель с плоской памятью позволяет запускать код и данные в одном сегменте. Но я читал это только в связи с ассемблером. Итак, пожалуйста, что происходит с C скомпилированным кодом в Windows? Благодарю.

Answer 1

Есть два значения для сегмента в объяснении:

• адрес сегмент 8086 памяти
• программа объектного модуля раздела сегмент

Первый связан с тем, что загружается в регистр сегмента 80386+; он содержит начальный адрес физической памяти, длину выделения памяти, разрешен доступ для чтения/записи/выполнения и растет ли он от низкого до высокого или наоборот (плюс несколько более неясных флагов, например «копия по ссылке»).

Второе значение - часть языка объектного модуля. В основном существует сегмент с именем code, сегмент с именем data (который содержит инициализированные данные) и сегмент для неинициализированных данных с именем bss (названный в честь псевдо-инструкций сборщиков 1960-х годов, означающий Блок, начинающийся с символа). Когда компоновщик объединяет объектные модули, он объединяет все сегменты кода вместе, все сегменты данных вместе в другом месте и вместе с bss. Когда загрузчик сопоставляет адреса памяти, он просматривает общее пространство кода и выделяет распределение памяти CPU по меньшей мере такого размера и сопоставляет сегмент с кодом (в ситуации виртуальной памяти) или считывает код в выделенную память, для чего он должен временно установить память как доступную для записи данных. Защита записи выполняется через механизм поискового вызова процессора, а также регистр сегментов. Это делается для защиты попыток записи кода, например, с помощью ошибочного адреса данных. Загрузчик также выполняет аналогичную настройку для двух групп сегментов данных. (Помимо этого, создается сегмент стека, его распределение и сопоставление общих изображений.)

Что касается команд выполнения x86, каждый операнд имеет связанный регистр сегментов. Иногда они явны, а иногда они неявные. Код неявно доступен через CS, стек через SS, который подразумевается при регистрации регистра ESP или EBP, а для большинства других операндов подразумевается DS. ES, FS и GS должны быть указаны как переопределение во всех других случаях, за исключением некоторых строковых инструкций, таких как movs и cmps. В плоской модели все регистры сегментов отображаются в одно и то же адресное пространство, хотя CS не позволяет писать.

Итак, чтобы ответить на ваш последний вопрос, у CPU есть четыре (или более) сегментных регистра, настроенных сразу для доступа к пространству виртуальной памяти процесса. Каждый доступ к операнду проверяется на соответствие инструкции (например, не увеличивая адрес CS), а также проверяется блоком защиты пейджинга для разрешения.

Answer 2

Информация, которую вы читаете, устарела. В версиях Windows с 1993 года используется 32-разрядная виртуальная память. Значения регистров сегмента CS и DS больше не имеют значения и не могут быть изменены.По-прежнему существует понятие кода и данных, теперь реализуемых атрибутами страницы памяти. Просмотрите допустимые значения, переданные в аргументе flNewProtect для VirtualProtectEx() API function.

Вы очень редко используете этот API самостоятельно, атрибуты устанавливаются исполняемым загрузчиком изображений и менеджером кучи.