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在 Windows x86-64 下，发生异常时，有多少内容被推送到 32 位堆栈上？

2023-12-14

In this 这个问题，我给出了一些我已经实现的并行语言的背景知识。编译器生成本机 x86-32 代码。

一个关键的实现决策是为每个函数（调用）从堆中分配堆栈空间。这允许递归直到你用完虚拟机，并为词法范围启用仙人掌堆栈，甚至对于嵌套的并行子项等也是如此。

编译器的代码生成器可以计算函数本身需要多少堆栈空间；这很混乱但很简单，而且它已经做得很好了。操作系统调用的堆栈需求没有问题；我的函数不做任何事情（如果需要，代码会切换到标准“大堆栈”，执行系统调用，然后切换回来）。为了安全地面对异常和异步调用，它向函数所需的堆栈空间添加了一个令人震惊的常量（目前约为 500 字节），旨在覆盖 x86-32 完整的上下文保存，根据 Windows 32 经验进行校准。

这种语言和异步异常处理在 x86-32 系统上都运行良好。我们在 x86-64 系统上运行这个 32 位实现时偶尔会遇到问题。我怀疑异常时堆栈溢出。

问题是，当在 Windows 64 机器上运行我的 32 位实现时，Windows 可以针对（除以零）硬件异常或 StopThread 调用向堆栈推送多少内容？我很担心 Windows 推送完整的 x86-64 上下文，它比 x86-32 上下文大得多。有人知道吗？有没有一个文档可以回答这一章的问题？

我准备进行一些动态实验来看看。


[回答完成；请参阅 Win32 Vista 和 Win64 Wow64 for Windows7 的具体值]

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运行于32位 Windows Vista，使用零除数进行 IDIV，我得到以下值：

EBP@div == x01C00800  // base of heap-allocated stack frame
ESP@div == x01C00FF8  // stack at "top" of allocated stack frame
ESP@entry to SEH  == 0x1C00C30 // ESP measured at first instruction of Structured Exception Handler
ContextOffset[ESP]== 0x1C00D2C // Pointer to context block at entry to SEH

因此，从分割点的 ESP=0x1C00FF8 到推送上下文块的底部，0x1C00FF8-0x1C00D2C = 0x2CC =716字节被推送。从推送上下文块的底部到 SEH 的条目，0x1C00D2C-0x1C00C30 = 0xFC ==252字节被推送。所以appears716+252 = 968 字节被推送（我觉得这很荒谬）。

情况变得更糟。接下来是 SEH 入口处堆栈帧的转储；请注意 0x1C00C30 以下到 0x1C00B78 之间的值（至少请参阅 0x1C00BD8 处的“明显的 Win32 返回地址”0x77c39534）cdcdcdcd;我相信 Windows 已经践行了这些价值观，同时将控制权交给了我的 SEH。即 0x1C00B78-0x1C00C30 = 0xB8 = 184 个额外字节。 （所以，可笑+难以置信）=1152需要字节才能到达 SEH，最小值。 [奇怪的是，由另一个线程执行的 Win32 ThreadStop 似乎会推动nothing在停止的线程堆栈上]

0x01C00800  01b002f0 00000001 cd4b1b19 cdcdcdcd cdcdcdcd 0000000b cdcdcdcd cdcdcdcd  ð.°.......KÍÍÍÍÍÍÍÍÍ....ÍÍÍÍÍÍÍÍ
0x01C00820  cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd  ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
0x01C00840  cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd  ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
0x01C00860  cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd  ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
0x01C00880  cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd  ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
0x01C008A0  cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd cdcdcdcd  ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
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运行于64位Windows 7，在WOW64下运行32位进程，用零除数进行IDIV，我得到以下值：

EBP@div == x02100800  // base of heap-allocated stack frame
ESP@div == x02100FF8  // stack at "top" of allocated stack frame
ESP@entry to SEH  == 0x02100BD4 // ESP measured at first instruction of Structured Exception Handler
ContextOffset[ESP]== 0x02100D10 // Pointer to context block at entry to SEH

因此，从分割点的 ESP=0x02100FF8 到推送上下文块的底部，0x02100FF8-0x02100D10 = 0x2E8 =744字节被推送（Win32 推送716）。从推送上下文块的底部到 SEH 的条目，0x02100D10-0x02100BD4 = 0x132 ==316字节被推送（Windows32 推送252）。所以appears744+316 = 1060 字节被推送（我发现这比 Win32 推送的荒谬数量还要糟糕）。

情况变得更糟。接下来是 SEH 入口处堆栈帧的转储；请注意 0x02100BD4 以下到 0x021009D8 之间的值（至少请参阅 0x021009D8 处的“明显的 Win32 返回地址”0x77c39534）cdcdcdcd;我相信 Windows 已经践行了这些价值观，同时将控制权交给了我的 SEH。即 0x02100BD4-0x021009D8 = 0x1FC = 508 个额外字节。 （所以，可笑+难以置信）=1568到达 SEH 至少需要字节。

0x02100800  020402f0 00000001 fa0ad4b0 cdcdcdcd cdcdcdcd 0000000b cdcdcdcd cdcdcdcd  ð.......°Ô.úÍÍÍÍÍÍÍÍ....ÍÍÍÍÍÍÍÍ
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进入 SEH 的费用最终总结：

  • Windows32 推送 968 字节并丢弃超过该值的 184 字节；除了陷阱处的堆栈之外，您还需要 1152 字节的额外堆栈。
  • Windows64 (WOW64) 推送 1060 字节并丢弃超过该值的 508 字节；除了陷阱处的字节之外，您还需要 1568 字节。

面对Windows对堆栈空间的挥霍使用，定义“小激活记录”方案非常困难。

我猜想 Windows 下的异常处理启动起来一定非常慢；读取和写入所有这些字节需要时间。

我可能会在 Windows8 测试版上再次尝试此操作。我预计会被厌恶。

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