将 JonesForth 移植到 macOS v10.15 (Catalina)

Posted 2023-02-16

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【中文标题】将 JonesForth 移植到 macOS v10.15 (Catalina)【英文标题】：Porting JonesForth to macOS v10.15 (Catalina) 【发布时间】：2020-05-19 00:31:45 【问题描述】：

我正在尝试让 JonesForth 开箱即用地在最近的 MacBook 上运行，仅使用 Mac 工具。

我开始将所有内容都转换为 64 位并注意 Mac 汇编器语法。

我有东西要组装，但我立即遇到了一个奇怪的分段错误：


/* NEXT macro. */
        .macro NEXT
        lodsq
        jmpq *(%rax)
        .endm

...

/* Assembler entry point. */
        .text
        .globl start
        .balign 16
start:
        cld
        mov %rsp,var_SZ(%rip)           // Save the initial data stack pointer in FORTH variable S0.
        mov return_stack_top(%rip),%rbp // Initialise the return stack.
        //call set_up_data_segment

        mov cold_start(%rip),%rsi       // Initialise interpreter.
        NEXT                    // Run interpreter!
        .const
cold_start:                     // High-level code without a codeword.
        .quad QUIT

QUIT 通过宏 defword 定义如下：

        .macro defword
        .const_data
        .balign 8
        .globl name_$3
name_$3 :
        .quad $4                // Link
        .byte $2+$1             // Flags + length byte
        .ascii $0               // The name
        .balign 8               // Padding to next four-byte boundary
        .globl $3
$3 :
        .quad DOCOL             // Codeword - the interpreter
        // list of word pointers follow
        .endm

        // QUIT must not return (ie. must not call EXIT).
        defword "QUIT",4,,QUIT,name_TELL
        .quad RZ,RSPSTORE       // R0 RSP!, clear the return stack
        .quad INTERPRET         // Interpret the next word
        .quad BRANCH,-16        // And loop (indefinitely)

...more code

当我运行这个时，我第一次在 NEXT 宏中遇到了分段错误：

(lldb) run
There is a running process, kill it and restart?: [Y/n] y
Process 83000 exited with status = 9 (0x00000009)
Process 83042 launched: '/Users/klapauciusisgreat/jonesforth64/jonesforth' (x86_64)
Process 83042 stopped
* thread #1, stop reason = EXC_BAD_ACCESS (code=EXC_I386_GPFLT)
    frame #0: 0x0000000100000698 jonesforth`start + 24
jonesforth`start:
->  0x100000698 <+24>: jmpq   *(%rax)
    0x10000069a <+26>: nopw   (%rax,%rax)

jonesforth`code_DROP:
    0x1000006a0 <+0>:  popq   %rax
    0x1000006a1 <+1>:  lodsq  (%rsi), %rax
Target 0: (jonesforth) stopped.

rax 确实指向了我认为取消引用的地址，DOCOL：

(lldb) register read
General Purpose Registers:
       rax = 0x0000000100000660  jonesforth`DOCOL

所以一个谜团是：

为什么 RAX 指向 DOCOL 而不是 QUIT？我的猜测是指令执行到一半，间接的结果存储在 rax 中。有哪些好的文档指南？为什么会出现分段错误？

我注释掉了原文中调用brk设置数据段的原始段设置代码。另一个 [implementation] 也根本没有调用它，所以我想我也可以忽略它。关于如何在 Catalina 上的 64 位二进制文件中使用系统调用设置段权限有什么魔法吗？ make 命令几乎是标准的 JonesForth 之一：

jonesforth: jonesforth.S
    gcc -nostdlib -g -static $(BUILD_ID_NONE) -o $@ $<

P.S.：是的，我可以让 JonesForth 在 Docker 图像中完美工作，但这不是重点。我真的希望它开箱即用地在 Catalina 上以 64 位运行。

【问题讨论】：

jmpq *(%rax) 跳转到地址rax 的地址，而不是rax 的地址。你确定这个额外的间接是正确的吗？这应该是间接跳转吧。下一个宏将 rsi（冷启动）的地址读入 rax。冷启动本身包含 QUIT 的地址（此处未显示，它以 DOCOL 指针开头）。所以这里有两个谜团：1）为什么segfault和为什么rax现在指向DOCOL？如果它指向 QUIT，则意味着 jmp 立即中止，因为 QUIT（在数据段中）是段违规。但看起来 rax 已成功取消引用，然后发生了段错误。是的，但是如果rax 指向jonesforth`DOCOL，那么jmp *(%rax) 会将jonesforth`DOCOL 的内容解释为地址并跳转到该地址。这似乎不正确。对不起，我的评论被切断了。我认为 rax 现在指向 DOCOL，因为指令已部分执行。但我错了，我认为我需要单步完成程序集。任何想法如何用lldb做到这一点？在 Catalina 上安装 gdb 很麻烦。总结一下，我错误地将x64 mov $cold_start,%rsi 替换为mov cold_start(%rip),%rsi ，它取消了对位置的引用。我不知道如何使用苹果汇编程序将立即地址移动到 x64 模式下的寄存器。而且我不知道如何在 Catalina 上加油。我问了一个单独的问题来单独讨论这个问题。再次感谢多一双眼睛！ 【参考方案1】：

原来的代码是这样的