[發明專利]函數調用和返回的處理方法、二進制翻譯方法和系統

無效

• 申請號: 200710094328.4
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101452395A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 唐大國;王麗一;漆鋒濱;文延華;卿鵬;孫俊
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F9/45
• 分類號: G06F9/45
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及二進制翻譯，特別是涉及函數調用和返回的處理方法、二進 制翻譯方法和系統。

背景技術

二進制翻譯是將一種(源)機器上的可執行程序翻譯成另一種(目標) 機器上的可執行程序的過程，二進制翻譯系統使得已有的大量應用程序可以 直接為新的平臺所利用。如圖1所示，源機器11的可執行程序111(以下簡稱 為源程序)通過目標機器12上的二進制翻譯系統121，被轉換成目標機器的可 執行程序122(以下簡稱為目標程序)。

函數調用和返回在程序中十分多見，雖然不同的高級語言調用函數的形 式不同，但本質是類似的，都遵循后進先出(LIFO)的原則，即最后被調用 的函數最先返回。因此可以使用棧來實現，例如，

函數調用的一般形式為：

call?P??????????????；調用以P為起始地址的子函數

R：.......??????????；call后面的指令是從地址R開始的

二進制翻譯系統將函數調用翻譯為：

push?R??????????????；將返回地址R保存(push)到棧中

jmp?P’?????????????；通過二進制翻譯后，子函數的起始地址為P’

函數返回的一般形式為：

ret

二進制翻譯系統將函數返回翻譯為：

save?scratch?registers％eax，％ebx，％flags；保存以下程序用到的寄存器值

pop％eax????????；從棧中彈出(pop)一個元素，即源程序的返回地址R

％eax：＝ILtoOLAddress(％eax)????；將源程序的返回地址R映射到目標程

?????????????????????????????????；序的返回地址R’

store(Return?Target)，％eax??；保存目標程序的返回地址R’

restore?scratch?registers％eax，％ebx，％flags??；恢復已保存的寄存器值

jmp(Return_Target)????；跳到目標程序的返回地址R’去執行

上述二進制翻譯系統在翻譯返回指令時比較慢，因為不僅要將一條返回 指令翻譯成幾條目標指令，而且還要完成一些將源程序的地址映射到目標程 序的地址的工作。這樣，源程序返回只需要一個時鐘周期，而目標程序返回 則需要很多時鐘周期。子函數調用和返回在程序中十分多見，因此通過二進 制翻譯之后目標程序會明顯變慢。

專利號為US6711672的美國專利公開了一種二進制翻譯系統的函數調用 和返回的處理方法，在該專利中，源程序的指令稱為輸入語言(IL)指令， 目標程序的指令稱為輸出語言(OL)指令，對于每個IL子函數調用，正確的 IL返回地址R被存放到棧中，相應的OL返回地址R’存放到返回目標緩存(RTC， return?target?cache)中，根據R來計算RTC的索引；執行到OL函數返回時，從 棧頂彈出一個值，根據這個值來計算索引，根據這個索引從RTC中獲得一個目 標地址，如果目標地址正確，則從該地址開始執行，否則轉到備份返回地址 恢復模塊來重新構建OL返回地址。RTC其實就是一個哈希表，根據R來計算 RTC的索引就是一個哈希函數，能夠將IL返回地址映射到RTC中。

因此，函數調用：

call?P????????；調用以P為起始地址的子函數

R：.......????；call后面的指令是從地址R開始的

被二進制翻譯系統翻譯為：

push?R?????????????；將IL返回地址R保存到棧中

store(RTC)，R’????；將OL返回地址R’保存到RTC中

jmp?P’????????????；跳到子函數的起始地址P’去執行

R’：cmp％eax，R???；判斷是否返回到正確的地址(命中)

jne?Miss/Failure；如果不是正確的地址，則跳到備份返回地址恢復模塊

restore?scatch?registers％eax，％ebx，％flags

函數返回ret被二進制翻譯系統翻譯為：