JPH0619711A - スタック保護方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】特定の手続きによりスタックの状態を復元する
場合に、スタック内のデータが破壊されるのを防止でき
るようにする。 【構成】スタック２１上のカレントフレームのそれぞれ
下限位置，上限位置の次の位置を指すポインタ（ＦＢ
Ｐ，ＳＰ）が格納されるＣＦＢレジスタ１１，ＣＳＰレ
ジスタ１２をＣＰＵ１に設け、フレームＦ2 〜Ｆm の下
限位置には、その１つ前に呼ばれた手続きに対応したフ
レームの下限位置を指すＦＢＰが設定される構成とす
る。ＣＰＵ１は、ｌｏｎｇｊｕｍｐ実行時、先のｓｅｔ
ｊｕｍｐ実行によりジャンプバッファ２２に保存された
ＣＰＵ１内の全レジスタの内容のうち、レジスタ１１，
１２の内容ＦＢＰ，ＳＰを取出し、そのＳＰの指すスタ
ック２１内位置の内容と、そのＦＢＰとを比較し、両者
が一致している場合だけ、バッファ２２内の全レジスタ
の内容をＣＰＵ１内の該当レジスタに復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、呼出された手続きで
使用するスタックの状態を、第１の手続きでバッファに
保存されたレジスタ情報に従って、第２の手続きにより
第１の手続きの実行時の状態に復元する際に好適なスタ
ック保護方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に計算機システムでは、手続き（関
数、処理ルーチン）が呼出される毎に、その手続きで使
用するフレーム（スタックフレーム）が、主記憶上に確
保されたスタックに積まれる。このフレームは、ＣＰＵ
内の各種レジスタ内容を格納するためのもので、該当手
続きが終了すると解放（消滅）される。

【０００３】さて、Ｃ言語ライブラリ関数が適用可能な
計算機システムでは、ｓｅｔｊｕｍｐ（セットジャン
プ）という関数（手続き）とｌｏｎｇｊｕｍｐ（ロング
ジャンプ）という関数とが対で使用される。但し、ｓｅ
ｔｊｕｍｐが呼出されてから次にｌｏｎｇｊｕｍｐが呼
出されるまでの間に、別の１つ以上の関数が呼出されて
実行されるのが一般的である。

【０００４】まず、ｓｅｔｊｕｍｐ（第１の手続き）が
呼出されると、ＣＰＵの全てのレジスタの内容が専用の
バッファ（ジャンプバッファ）に保存（退避）される。
その後、ｌｏｎｇｊｕｍｐ（第２の手続き）が呼出され
ると、先のｓｅｔｊｕｍｐの実行によりジャンプバッフ
ァに保存されていた情報に従って、スタックがｓｅｔｊ
ｕｍｐの実行時の状態に復元される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来は、ｌ
ｏｎｇｊｕｍｐ（第２の手続き）が呼出されると、スタ
ックをｓｅｔｊｕｍｐ（第１の手続き）の実行時の状態
に機械的に復元するだけであった。このため、もし正し
くスタックが復元されなかったならば、スタック内のデ
ータが破壊されるという問題があった。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
でその目的は、第１の手続きでバッファに保存されたレ
ジスタ類の情報に従って、第２の手続きにより第１の手
続きの実行時の状態にスタックを復元する際に、その復
元が正しく行われるか否かを予測し、正しく行われるこ
とが予測できた場合だけスタックを復元することによ
り、スタック内のデータの破壊が防止できるスタック保
護方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、現在実行中
の手続きで使用するフレーム（スタックフレーム）の下
限位置を第１のレジスタ（ＣＦＢレジスタ）に格納され
た第１のポインタ（ＦＢＰ）により指し示し、同じく上
限位置を第２のレジスタ（ＣＳＰレジスタ）に格納され
た第２のポインタ（ＳＰ）により指し示す構成とすると
共に、フレームの下限位置には、同フレームを使用する
手続きの直前に呼ばれた別の手続きで使用する先行フレ
ームのＦＢＰを（旧ＦＢＰとして）格納する構成とす
る。

【０００８】また、この発明は、第１の手続き（ｓｅｔ
ｊｕｍｐ）が呼ばれることにより、その時点の全レジス
タの内容を所定のバッファ（ジャンプバッファ）に退避
する第１の手続き実行手段と、第２の手続き（ｌｏｎｇ
ｊｕｍｐ）が呼ばれることにより、上記のバッファから
ｓｅｔｊｕｍｐが呼ばれた際のＣＦＢレジスタおよびＣ
ＳＰレジスタの内容を取出して、この取出したＣＳＰレ
ジスタの内容をもとにｓｅｔｊｕｍｐ実行時に使用され
ていたフレームの下限位置の内容を取出し、この内容と
先に取出したＣＦＢレジスタの内容とが一致している場
合だけ、ＣＰＵ内の全レジスタの状態を、バッファに退
避されていた内容に従ってｓｅｔｊｕｍｐ実行時の状態
に復元する第２の手続き実行手段とを備えたことを特徴
とする。

【０００９】

【作用】上記の構成において、ｓｅｔｊｕｍｐ実行時に
は、ＣＦＢレジスタおよびＣＳＰレジスタを含むＣＰＵ
内の全レジスタの内容が、レジスタ毎に、所定のレジス
タ順にバッファに退避される。その後、１つまたは複数
の何等かの手続きが呼出され、しかる後にｌｏｎｇｊｕ
ｍｐが実行されると、まず先のｓｅｔｊｕｍｐ実行によ
りバッファに退避されていた全レジスタの内容のうち、
ＣＦＢレジスタ，ＣＳＰレジスタの内容ＦＢＰ，ＳＰが
取出される。すると、このＳＰを用いて、ｓｅｔｊｕｍ
ｐ実行時のカレントフレームの下限位置の内容（旧ＦＢ
Ｐ）がスタックから取出され、この下限位置の内容（旧
ＦＢＰ）と先にバッファから取出しておいたＣＦＢレジ
スタの内容ＦＢＰとが比較される。

【００１０】もし、両者が一致しているならば、スタッ
クは正常であるものとして、先のｓｅｔｊｕｍｐ実行に
よりバッファに退避されていた全レジスタの内容を対応
するレジスタに復元する操作が行われる。これにより、
ＣＦＢレジスタ，ＣＳＰレジスタも先のｓｅｔｊｕｍｐ
実行時の状態に復元され、したがってスタックもｓｅｔ
ｊｕｍｐ実行時の状態に復元される。これに対して、両
者が一致していなければ、ｓｅｔｊｕｍｐより後に呼出
された手続きの処理でスタックへの異常書込みが行われ
たものとして、上記のレジスタ復元、したがってスタッ
ク復元を控える。これにより、スタックのデータが破壊
されるのが防止される。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明を適用する計算機システムの
一実施例を示す概略ブロック構成図である。

【００１２】図１において、１は計算機システムの制御
中枢を成すＣＰＵ、２は各種プログラム、データ等が格
納される主メモリである。この主メモリ２にはスタック
２１およびジャンプバッファ２２が確保されている。

【００１３】スタック２１は、手続き（処理ルーチン、
Ｃ言語ではライブラリ関数）が呼出される毎に、その手
続きで使用するスタックフレーム（以下、単にフレーム
と称する）を積む（生成する）ための領域として用いら
れる。図１の例では、スタック２１に、ｍ個のフレーム
Ｆ1 ，Ｆ2 …Ｆm-1 ，Ｆm が積まれている様子が示され
ている。このｍ個のフレームＦ1 〜Ｆm のうちのフレー
ムＦm は、現在実行中の手続きが呼出された際に積まれ
て、同手続きで使用されるもので、カレントフレームと
呼ばれる。先頭フレームＦ1 を除く各フレームＦi （ｉ
＝２〜ｍ）の下限位置（図ではフレームの上側の位置）
には、該当する手続きの１つ前に呼ばれて終了していな
い手続きに対応したフレームの下限位置を示すフレーム
ボトムポインタ（以下、ＦＢＰと称する）が、旧ＦＢＰ
として格納されるようになっている。一方、ジャンプバ
ッファ２２はｓｅｔｊｕｍｐ実行によりＣＰＵ１内の全
レジスタの内容を保存するのに用いられる。

【００１４】ＣＰＵ１には、汎用レジスタ等の他、スタ
ック２１上のカレントフレーム（図１では、フレームＦ
m ）の下限位置を指すＦＢＰ（フレームボトムポイン
タ）を格納するためのレジスタ（以下、ＣＦＢレジスタ
と称する）１１と、同じく上限位置の次の位置を指すス
タックポインタ（以下、ＳＰと称する）を格納するため
のレジスタ（以下、ＣＳＰレジスタと称する）１２とが
設けられている。このＣＦＢレジスタ１１およびＣＳＰ
レジスタ１２を含むＣＰＵ１内の全レジスタが、ｓｅｔ
ｊｕｍｐ実行時におけるジャンプバッファ２２への保存
対象となる。

【００１５】次に本発明の一実施例の動作を、図２乃至
図４のフローチャートを参照して説明する。なお、図２
は各種の手続き（処理ルーチン）が呼出された際のスタ
ック処理を説明するためのフローチャート、図３はｓｅ
ｔｊｕｍｐ実行時の処理を説明するためのフローチャー
ト、図４はｌｏｎｇｊｕｍｐ実行時の処理を説明するた
めのフローチャートである。

【００１６】まず、ＣＰＵ１によるプログラム処理が進
行し、スタック２１にフレームＦiまで積まれている状
態で、ある手続きの呼出しが行われたものとする。この
場合、ＣＰＵ１は、その時点においてＣＳＰレジスタ１
２に格納されているＳＰ（スタックポインタ）の指し示
すスタック２１内位置を下限位置とする領域に、新たな
フレームＦi+1 を積む（ステップＳ１）。このフレーム
Ｆi+1 には、ＣＰＵ１内のＣＦＢレジスタ１１およびＣ
ＳＰレジスタ１２を含む全レジスタの内容が格納され
る。特に、フレームＦi+1 の下限位置には、その時点に
おいてＣＦＢレジスタ１１に格納されているＦＢＰ（フ
レームボトムポインタ）が旧ＦＢＰとして格納される。

【００１７】次にＣＰＵ１は、ＣＦＢレジスタ１１中の
ＦＢＰを新たなフレームＦi+1 の下限位置を指す値（そ
れまでのＳＰの値）に更新すると共に、ＣＳＰレジスタ
１２中のＳＰを同フレームＦi+1 の上限位置の次の位置
を指す値に更新する（ステップＳ２）。

【００１８】次に、ｓｅｔｊｕｍｐ（予め定められた第
１の手続き）が呼出された際の動作を説明する。この場
合、ＣＰＵ１は、その時点におけるＣＰＵ１内のＣＦＢ
レジスタ１１およびＣＳＰレジスタ１２を含む全レジス
タの内容を、レジスタ毎に、そのレジスタに予め割り当
てられたジャンプバッファ２２内領域に順に保存する
（ステップＳ１１）。その後、１つあるいは複数の何等
かの手続きが呼出され、しかる後にｌｏｎｇｊｕｍｐ
（予め定められた第２の手続き）が呼出されたものとす
る。

【００１９】この場合、ＣＰＵ１はまず、ジャンプバッ
ファ２２の所定位置から、最も最近に行われたｓｅｔｊ
ｕｍｐ実行時のＣＦＢレジスタ１１，ＣＳＰレジスタ１
２の内容ＦＢＰ，ＳＰを取出す（ステップＳ２１）。

【００２０】ステップＳ２１でジャンプバッファ２２か
ら取出されたＦＢＰおよびＳＰは、ｓｅｔｊｕｍｐ実行
時のカレントフレームの下限位置および同フレームの上
限位置の次の位置（ｓｅｔｊｕｍｐの次に何等かの手続
きが呼出された場合に積まれることになる次のフレーム
の下限位置）を指す。したがってｌｏｎｇｊｕｍｐ実行
時においては、このＳＰの指すスタック２１内位置に
は、先のｓｅｔｊｕｍｐ実行時のカレントフレームの下
限位置を指す旧ＦＢＰが格納されているはずである。ま
た、このＳＰの指すスタック２１内位置の内容（旧ＦＢ
Ｐ）は、ステップＳ２１でジャンプバッファ２２から取
出されたＦＢＰに一致するはずである。

【００２１】そこでＣＰＵ１は、ステップＳ２１でジャ
ンプバッファ２２から取出したＳＰの指すスタック２１
内位置の内容（旧ＦＢＰ）を取出し（ステップＳ２
２）、この取出した内容（旧ＦＢＰ）と、ステップＳ２
１でジャンプバッファ２２から取出しておいたＦＢＰ
（ｓｅｔｊｕｍｐ実行時のＣＦＢレジスタ１１の内容）
とを比較する（ステップＳ２３）。

【００２２】もし、両者が一致していなければ、ＣＰＵ
１はｓｅｔｊｕｍｐより後に呼出された手続きの処理で
スタック２１への異常書込みが行われたものと判断し、
スタック２１の破壊を防ぐために、スタック２１をｓｅ
ｔｊｕｍｐ実行時の状態に復元することはせず、ｌｏｎ
ｇｊｕｍｐの失敗であるとしてエラー通知を行う（ステ
ップＳ２４，Ｓ２５）。

【００２３】これに対して両者が一致していれば、ＣＰ
Ｕ１はジャンプバッファ２２に保存されていたＣＰＵ１
内の各レジスタの内容を、それぞれ該当するレジスタに
復元する（ステップＳ２４，Ｓ２６）。したがって、ジ
ャンプバッファ２２に保存されていた、ｓｅｔｊｕｍｐ
実行時のＣＦＢレジスタ１１，ＣＳＰレジスタ１２の内
容ＦＢＰ，ＳＰも、そのＣＦＢレジスタ１１，１２に復
元される。これにより、もしフレームＦ2 がカレントフ
レームとなっている状態でｓｅｔｊｕｍｐが実行された
ならば、復元後のＣＦＢレジスタ１１，ＣＳＰレジスタ
１２の内容ＦＢＰ，ＳＰは、それぞれフレームＦ2 の下
限位置，フレームＦ2 の上限位置の次の位置を指し、ス
タック２１はｓｅｔｊｕｍｐ実行時の状態に復元された
ことになる。

【００２４】なお、前記実施例では、ＣＳＰレジスタ１
２に格納されるＳＰはカレントフレームの上限位置の次
の位置を指すものとして説明したが、上限位置を指すも
のであってもよい。但し、このようにした場合、スタッ
ク２１に新たなフレームを積む際の開始位置（新たなフ
レームの下限位置）を、ＳＰの指す位置の次の位置とす
る必要がある。また、図４のステップＳ２２では、ステ
ップＳ２１で取出したＳＰの指すスタック２１内位置の
内容ではなく、このＳＰの指す位置の次のスタック２１
内位置の内容を（旧ＦＢＰとして）取出す必要がある。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
第１の手続きでバッファに保存されたレジスタ類の情報
に従って、第２の手続きにより第１の手続きの実行時の
状態にスタックを復元する際に、第１の手続きが呼ばれ
た際のカレントフレームの下限位置に設定されている、
その１つ前に呼ばれた手続きに対応したフレームの下限
位置を示すポインタと、第１の手続きでバッファに保存
された、その際のカレントフレームの下限位置を示すレ
ジスタの内容とを比較することで、その復元が正しく行
われるか否かを予測し、正しく行われることが予測でき
た場合だけスタックを復元する構成としたので、第２の
手続きの実行時に正しくスタックが復元され、スタック
内のデータが破壊されるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用する計算機システムの一実施例
を示す概略ブロック構成図。

【図２】各種の手続きが呼出された際のスタック処理を
説明するためのフローチャート。

【図３】ｓｅｔｊｕｍｐ実行時の処理を説明するための
フローチャート。

【図４】ｌｏｎｇｊｕｍｐ実行時の処理を説明するため
のフローチャート。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…主メモリ、１１…ＣＦＢレジスタ（第
１のレジスタ）、１２…ＣＳＰレジスタ（第２のレジス
タ）、２１…スタック、２２…ジャンプバッファ、Ｆ1
〜Ｆm …フレーム（スタックフレーム）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手続きが呼出される毎に、その手続きで
   使用するスタックフレームが、主記憶上のスタックに積
   まれる計算機システムにおいて、 前記スタック内のスタックフレームのうち、現在実行中
   の手続きで使用するスタックフレームの下限位置を指す
   第１のポインタを格納するための第１のレジスタと、 現在実行中の手続きで使用する前記スタックフレームの
   上限位置を指す第２のポインタを格納するための第２の
   レジスタと、 前記スタックフレームの下限位置に、同フレームを使用
   する手続きの直前に呼ばれた別の手続きで使用する先行
   するスタックフレームについての前記第１のポインタを
   設定する手段と、 予め定められた第１の手続きが呼ばれることにより、そ
   の時点の前記第１および第２のレジスタを含む全レジス
   タの内容を所定のバッファに退避する第１の手続き実行
   手段と、 予め定められた第２の手続きが呼ばれることにより、前
   記バッファから前記第１の手続きが呼ばれた際の前記第
   １レジスタおよび第２のレジスタの内容を取出して、こ
   の取出した第２のレジスタの内容をもとに前記第１の手
   続きが呼ばれた際に使用されていたフレームの下限位置
   の内容を取出し、この内容と先に取出した前記第１のレ
   ジスタの内容とが一致している場合だけ、前記全レジス
   タの状態を、前記バッファに退避されていた内容に従っ
   て前記第１の手続きが呼ばれた際の状態に復元する第２
   の手続き実行手段と、 を具備することを特徴とするスタック保護方式。