c - PROT_READ 和 PROT_WRITE 与 mprotect 的行为

Question

我一直在尝试使用 mprotect 来防止先读后写。

这是我的代码吗

#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    int pagesize = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    int *a;
    if (posix_memalign((void**)&a, pagesize, sizeof(int)) != 0)
        perror("memalign");

    *a = 42;
    if (mprotect(a, pagesize, PROT_WRITE) == -1) /* Resp. PROT_READ */
        perror("mprotect");

    printf("a = %d\n", *a);
    *a = 24;
    printf("a = %d\n", *a);
    free (a);
    return 0;
}

Linux 下的结果如下:

这是 PROT_WRITE 的输出:

$ ./main 
a = 42
a = 24

和PROT_READ

$ ./main 
a = 42
Segmentation fault

在 Mac OS X 10.7 下:

这是 PROT_WRITE 的输出:

$ ./main 
a = 42
a = 24

和PROT_READ

$ ./main 
[1] 2878 bus error ./main

到目前为止，我知道 OSX/Linux 的行为可能不同，但我不明白为什么 PROT_WRITE 在使用 printf 读取值时不会使程序崩溃.

谁能解释一下这部分？

Answer 1

您正在观察两件事:

1. mprotect 并非设计用于堆页面。 Linux 和 OS X 对堆的处理略有不同(请记住 OS X 使用 Mach VM)。 OS X 不喜欢它的堆页面被篡改。

   如果您通过 mmap

   分配您的页面，您可以在两个操作系统上获得相同的行为

   a = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_PRIVATE, -1, 0);
   if (a == MAP_FAILED) 
       perror("mmap");
   

2. 这是您的 MMU(在我的例子中是 x86)的限制。 x86 中的 MMU 不支持可写但不可读的页面。从而设置

   mprotect(a, pagesize, PROT_WRITE)
   

   什么都不做。而

   mprotect(a, pagesize, PROT_READ)
   

   删除了写入权限，您将按预期获得 SIGSEGV。

此外，虽然这似乎不是问题，但您应该使用 -O0 编译代码或将 a 设置为 volatile int * 以避免任何编译器优化。