]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/runtime/cgocall.go
Revert "runtime: convert ncgocall to atomic type"
[gostls13.git] / src / runtime / cgocall.go
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 // Cgo call and callback support.
6 //
7 // To call into the C function f from Go, the cgo-generated code calls
8 // runtime.cgocall(_cgo_Cfunc_f, frame), where _cgo_Cfunc_f is a
9 // gcc-compiled function written by cgo.
10 //
11 // runtime.cgocall (below) calls entersyscall so as not to block
12 // other goroutines or the garbage collector, and then calls
13 // runtime.asmcgocall(_cgo_Cfunc_f, frame).
14 //
15 // runtime.asmcgocall (in asm_$GOARCH.s) switches to the m->g0 stack
16 // (assumed to be an operating system-allocated stack, so safe to run
17 // gcc-compiled code on) and calls _cgo_Cfunc_f(frame).
18 //
19 // _cgo_Cfunc_f invokes the actual C function f with arguments
20 // taken from the frame structure, records the results in the frame,
21 // and returns to runtime.asmcgocall.
22 //
23 // After it regains control, runtime.asmcgocall switches back to the
24 // original g (m->curg)'s stack and returns to runtime.cgocall.
25 //
26 // After it regains control, runtime.cgocall calls exitsyscall, which blocks
27 // until this m can run Go code without violating the $GOMAXPROCS limit,
28 // and then unlocks g from m.
29 //
30 // The above description skipped over the possibility of the gcc-compiled
31 // function f calling back into Go. If that happens, we continue down
32 // the rabbit hole during the execution of f.
33 //
34 // To make it possible for gcc-compiled C code to call a Go function p.GoF,
35 // cgo writes a gcc-compiled function named GoF (not p.GoF, since gcc doesn't
36 // know about packages).  The gcc-compiled C function f calls GoF.
37 //
38 // GoF initializes "frame", a structure containing all of its
39 // arguments and slots for p.GoF's results. It calls
40 // crosscall2(_cgoexp_GoF, frame, framesize, ctxt) using the gcc ABI.
41 //
42 // crosscall2 (in cgo/asm_$GOARCH.s) is a four-argument adapter from
43 // the gcc function call ABI to the gc function call ABI. At this
44 // point we're in the Go runtime, but we're still running on m.g0's
45 // stack and outside the $GOMAXPROCS limit. crosscall2 calls
46 // runtime.cgocallback(_cgoexp_GoF, frame, ctxt) using the gc ABI.
47 // (crosscall2's framesize argument is no longer used, but there's one
48 // case where SWIG calls crosscall2 directly and expects to pass this
49 // argument. See _cgo_panic.)
50 //
51 // runtime.cgocallback (in asm_$GOARCH.s) switches from m.g0's stack
52 // to the original g (m.curg)'s stack, on which it calls
53 // runtime.cgocallbackg(_cgoexp_GoF, frame, ctxt). As part of the
54 // stack switch, runtime.cgocallback saves the current SP as
55 // m.g0.sched.sp, so that any use of m.g0's stack during the execution
56 // of the callback will be done below the existing stack frames.
57 // Before overwriting m.g0.sched.sp, it pushes the old value on the
58 // m.g0 stack, so that it can be restored later.
59 //
60 // runtime.cgocallbackg (below) is now running on a real goroutine
61 // stack (not an m.g0 stack).  First it calls runtime.exitsyscall, which will
62 // block until the $GOMAXPROCS limit allows running this goroutine.
63 // Once exitsyscall has returned, it is safe to do things like call the memory
64 // allocator or invoke the Go callback function.  runtime.cgocallbackg
65 // first defers a function to unwind m.g0.sched.sp, so that if p.GoF
66 // panics, m.g0.sched.sp will be restored to its old value: the m.g0 stack
67 // and the m.curg stack will be unwound in lock step.
68 // Then it calls _cgoexp_GoF(frame).
69 //
70 // _cgoexp_GoF, which was generated by cmd/cgo, unpacks the arguments
71 // from frame, calls p.GoF, writes the results back to frame, and
72 // returns. Now we start unwinding this whole process.
73 //
74 // runtime.cgocallbackg pops but does not execute the deferred
75 // function to unwind m.g0.sched.sp, calls runtime.entersyscall, and
76 // returns to runtime.cgocallback.
77 //
78 // After it regains control, runtime.cgocallback switches back to
79 // m.g0's stack (the pointer is still in m.g0.sched.sp), restores the old
80 // m.g0.sched.sp value from the stack, and returns to crosscall2.
81 //
82 // crosscall2 restores the callee-save registers for gcc and returns
83 // to GoF, which unpacks any result values and returns to f.
84
85 package runtime
86
87 import (
88         "internal/goarch"
89         "runtime/internal/sys"
90         "unsafe"
91 )
92
93 // Addresses collected in a cgo backtrace when crashing.
94 // Length must match arg.Max in x_cgo_callers in runtime/cgo/gcc_traceback.c.
95 type cgoCallers [32]uintptr
96
97 // argset matches runtime/cgo/linux_syscall.c:argset_t
98 type argset struct {
99         args   unsafe.Pointer
100         retval uintptr
101 }
102
103 // wrapper for syscall package to call cgocall for libc (cgo) calls.
104 //
105 //go:linkname syscall_cgocaller syscall.cgocaller
106 //go:nosplit
107 //go:uintptrescapes
108 func syscall_cgocaller(fn unsafe.Pointer, args ...uintptr) uintptr {
109         as := argset{args: unsafe.Pointer(&args[0])}
110         cgocall(fn, unsafe.Pointer(&as))
111         return as.retval
112 }
113
114 var ncgocall uint64 // number of cgo calls in total for dead m
115
116 // Call from Go to C.
117 //
118 // This must be nosplit because it's used for syscalls on some
119 // platforms. Syscalls may have untyped arguments on the stack, so
120 // it's not safe to grow or scan the stack.
121 //
122 //go:nosplit
123 func cgocall(fn, arg unsafe.Pointer) int32 {
124         if !iscgo && GOOS != "solaris" && GOOS != "illumos" && GOOS != "windows" {
125                 throw("cgocall unavailable")
126         }
127
128         if fn == nil {
129                 throw("cgocall nil")
130         }
131
132         if raceenabled {
133                 racereleasemerge(unsafe.Pointer(&racecgosync))
134         }
135
136         mp := getg().m
137         mp.ncgocall++
138         mp.ncgo++
139
140         // Reset traceback.
141         mp.cgoCallers[0] = 0
142
143         // Announce we are entering a system call
144         // so that the scheduler knows to create another
145         // M to run goroutines while we are in the
146         // foreign code.
147         //
148         // The call to asmcgocall is guaranteed not to
149         // grow the stack and does not allocate memory,
150         // so it is safe to call while "in a system call", outside
151         // the $GOMAXPROCS accounting.
152         //
153         // fn may call back into Go code, in which case we'll exit the
154         // "system call", run the Go code (which may grow the stack),
155         // and then re-enter the "system call" reusing the PC and SP
156         // saved by entersyscall here.
157         entersyscall()
158
159         // Tell asynchronous preemption that we're entering external
160         // code. We do this after entersyscall because this may block
161         // and cause an async preemption to fail, but at this point a
162         // sync preemption will succeed (though this is not a matter
163         // of correctness).
164         osPreemptExtEnter(mp)
165
166         mp.incgo = true
167         errno := asmcgocall(fn, arg)
168
169         // Update accounting before exitsyscall because exitsyscall may
170         // reschedule us on to a different M.
171         mp.incgo = false
172         mp.ncgo--
173
174         osPreemptExtExit(mp)
175
176         exitsyscall()
177
178         // Note that raceacquire must be called only after exitsyscall has
179         // wired this M to a P.
180         if raceenabled {
181                 raceacquire(unsafe.Pointer(&racecgosync))
182         }
183
184         // From the garbage collector's perspective, time can move
185         // backwards in the sequence above. If there's a callback into
186         // Go code, GC will see this function at the call to
187         // asmcgocall. When the Go call later returns to C, the
188         // syscall PC/SP is rolled back and the GC sees this function
189         // back at the call to entersyscall. Normally, fn and arg
190         // would be live at entersyscall and dead at asmcgocall, so if
191         // time moved backwards, GC would see these arguments as dead
192         // and then live. Prevent these undead arguments from crashing
193         // GC by forcing them to stay live across this time warp.
194         KeepAlive(fn)
195         KeepAlive(arg)
196         KeepAlive(mp)
197
198         return errno
199 }
200
201 // Call from C back to Go. fn must point to an ABIInternal Go entry-point.
202 //
203 //go:nosplit
204 func cgocallbackg(fn, frame unsafe.Pointer, ctxt uintptr) {
205         gp := getg()
206         if gp != gp.m.curg {
207                 println("runtime: bad g in cgocallback")
208                 exit(2)
209         }
210
211         // The call from C is on gp.m's g0 stack, so we must ensure
212         // that we stay on that M. We have to do this before calling
213         // exitsyscall, since it would otherwise be free to move us to
214         // a different M. The call to unlockOSThread is in unwindm.
215         lockOSThread()
216
217         checkm := gp.m
218
219         // Save current syscall parameters, so m.syscall can be
220         // used again if callback decide to make syscall.
221         syscall := gp.m.syscall
222
223         // entersyscall saves the caller's SP to allow the GC to trace the Go
224         // stack. However, since we're returning to an earlier stack frame and
225         // need to pair with the entersyscall() call made by cgocall, we must
226         // save syscall* and let reentersyscall restore them.
227         savedsp := unsafe.Pointer(gp.syscallsp)
228         savedpc := gp.syscallpc
229         exitsyscall() // coming out of cgo call
230         gp.m.incgo = false
231
232         osPreemptExtExit(gp.m)
233
234         cgocallbackg1(fn, frame, ctxt) // will call unlockOSThread
235
236         // At this point unlockOSThread has been called.
237         // The following code must not change to a different m.
238         // This is enforced by checking incgo in the schedule function.
239
240         gp.m.incgo = true
241
242         if gp.m != checkm {
243                 throw("m changed unexpectedly in cgocallbackg")
244         }
245
246         osPreemptExtEnter(gp.m)
247
248         // going back to cgo call
249         reentersyscall(savedpc, uintptr(savedsp))
250
251         gp.m.syscall = syscall
252 }
253
254 func cgocallbackg1(fn, frame unsafe.Pointer, ctxt uintptr) {
255         gp := getg()
256
257         // When we return, undo the call to lockOSThread in cgocallbackg.
258         // We must still stay on the same m.
259         defer unlockOSThread()
260
261         if gp.m.needextram || extraMWaiters.Load() > 0 {
262                 gp.m.needextram = false
263                 systemstack(newextram)
264         }
265
266         if ctxt != 0 {
267                 s := append(gp.cgoCtxt, ctxt)
268
269                 // Now we need to set gp.cgoCtxt = s, but we could get
270                 // a SIGPROF signal while manipulating the slice, and
271                 // the SIGPROF handler could pick up gp.cgoCtxt while
272                 // tracing up the stack.  We need to ensure that the
273                 // handler always sees a valid slice, so set the
274                 // values in an order such that it always does.
275                 p := (*slice)(unsafe.Pointer(&gp.cgoCtxt))
276                 atomicstorep(unsafe.Pointer(&p.array), unsafe.Pointer(&s[0]))
277                 p.cap = cap(s)
278                 p.len = len(s)
279
280                 defer func(gp *g) {
281                         // Decrease the length of the slice by one, safely.
282                         p := (*slice)(unsafe.Pointer(&gp.cgoCtxt))
283                         p.len--
284                 }(gp)
285         }
286
287         if gp.m.ncgo == 0 {
288                 // The C call to Go came from a thread not currently running
289                 // any Go. In the case of -buildmode=c-archive or c-shared,
290                 // this call may be coming in before package initialization
291                 // is complete. Wait until it is.
292                 <-main_init_done
293         }
294
295         // Check whether the profiler needs to be turned on or off; this route to
296         // run Go code does not use runtime.execute, so bypasses the check there.
297         hz := sched.profilehz
298         if gp.m.profilehz != hz {
299                 setThreadCPUProfiler(hz)
300         }
301
302         // Add entry to defer stack in case of panic.
303         restore := true
304         defer unwindm(&restore)
305
306         if raceenabled {
307                 raceacquire(unsafe.Pointer(&racecgosync))
308         }
309
310         // Invoke callback. This function is generated by cmd/cgo and
311         // will unpack the argument frame and call the Go function.
312         var cb func(frame unsafe.Pointer)
313         cbFV := funcval{uintptr(fn)}
314         *(*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(&cb)) = noescape(unsafe.Pointer(&cbFV))
315         cb(frame)
316
317         if raceenabled {
318                 racereleasemerge(unsafe.Pointer(&racecgosync))
319         }
320
321         // Do not unwind m->g0->sched.sp.
322         // Our caller, cgocallback, will do that.
323         restore = false
324 }
325
326 func unwindm(restore *bool) {
327         if *restore {
328                 // Restore sp saved by cgocallback during
329                 // unwind of g's stack (see comment at top of file).
330                 mp := acquirem()
331                 sched := &mp.g0.sched
332                 sched.sp = *(*uintptr)(unsafe.Pointer(sched.sp + alignUp(sys.MinFrameSize, sys.StackAlign)))
333
334                 // Do the accounting that cgocall will not have a chance to do
335                 // during an unwind.
336                 //
337                 // In the case where a Go call originates from C, ncgo is 0
338                 // and there is no matching cgocall to end.
339                 if mp.ncgo > 0 {
340                         mp.incgo = false
341                         mp.ncgo--
342                         osPreemptExtExit(mp)
343                 }
344
345                 releasem(mp)
346         }
347 }
348
349 // called from assembly
350 func badcgocallback() {
351         throw("misaligned stack in cgocallback")
352 }
353
354 // called from (incomplete) assembly
355 func cgounimpl() {
356         throw("cgo not implemented")
357 }
358
359 var racecgosync uint64 // represents possible synchronization in C code
360
361 // Pointer checking for cgo code.
362
363 // We want to detect all cases where a program that does not use
364 // unsafe makes a cgo call passing a Go pointer to memory that
365 // contains a Go pointer. Here a Go pointer is defined as a pointer
366 // to memory allocated by the Go runtime. Programs that use unsafe
367 // can evade this restriction easily, so we don't try to catch them.
368 // The cgo program will rewrite all possibly bad pointer arguments to
369 // call cgoCheckPointer, where we can catch cases of a Go pointer
370 // pointing to a Go pointer.
371
372 // Complicating matters, taking the address of a slice or array
373 // element permits the C program to access all elements of the slice
374 // or array. In that case we will see a pointer to a single element,
375 // but we need to check the entire data structure.
376
377 // The cgoCheckPointer call takes additional arguments indicating that
378 // it was called on an address expression. An additional argument of
379 // true means that it only needs to check a single element. An
380 // additional argument of a slice or array means that it needs to
381 // check the entire slice/array, but nothing else. Otherwise, the
382 // pointer could be anything, and we check the entire heap object,
383 // which is conservative but safe.
384
385 // When and if we implement a moving garbage collector,
386 // cgoCheckPointer will pin the pointer for the duration of the cgo
387 // call.  (This is necessary but not sufficient; the cgo program will
388 // also have to change to pin Go pointers that cannot point to Go
389 // pointers.)
390
391 // cgoCheckPointer checks if the argument contains a Go pointer that
392 // points to a Go pointer, and panics if it does.
393 func cgoCheckPointer(ptr any, arg any) {
394         if debug.cgocheck == 0 {
395                 return
396         }
397
398         ep := efaceOf(&ptr)
399         t := ep._type
400
401         top := true
402         if arg != nil && (t.kind&kindMask == kindPtr || t.kind&kindMask == kindUnsafePointer) {
403                 p := ep.data
404                 if t.kind&kindDirectIface == 0 {
405                         p = *(*unsafe.Pointer)(p)
406                 }
407                 if p == nil || !cgoIsGoPointer(p) {
408                         return
409                 }
410                 aep := efaceOf(&arg)
411                 switch aep._type.kind & kindMask {
412                 case kindBool:
413                         if t.kind&kindMask == kindUnsafePointer {
414                                 // We don't know the type of the element.
415                                 break
416                         }
417                         pt := (*ptrtype)(unsafe.Pointer(t))
418                         cgoCheckArg(pt.elem, p, true, false, cgoCheckPointerFail)
419                         return
420                 case kindSlice:
421                         // Check the slice rather than the pointer.
422                         ep = aep
423                         t = ep._type
424                 case kindArray:
425                         // Check the array rather than the pointer.
426                         // Pass top as false since we have a pointer
427                         // to the array.
428                         ep = aep
429                         t = ep._type
430                         top = false
431                 default:
432                         throw("can't happen")
433                 }
434         }
435
436         cgoCheckArg(t, ep.data, t.kind&kindDirectIface == 0, top, cgoCheckPointerFail)
437 }
438
439 const cgoCheckPointerFail = "cgo argument has Go pointer to Go pointer"
440 const cgoResultFail = "cgo result has Go pointer"
441
442 // cgoCheckArg is the real work of cgoCheckPointer. The argument p
443 // is either a pointer to the value (of type t), or the value itself,
444 // depending on indir. The top parameter is whether we are at the top
445 // level, where Go pointers are allowed.
446 func cgoCheckArg(t *_type, p unsafe.Pointer, indir, top bool, msg string) {
447         if t.ptrdata == 0 || p == nil {
448                 // If the type has no pointers there is nothing to do.
449                 return
450         }
451
452         switch t.kind & kindMask {
453         default:
454                 throw("can't happen")
455         case kindArray:
456                 at := (*arraytype)(unsafe.Pointer(t))
457                 if !indir {
458                         if at.len != 1 {
459                                 throw("can't happen")
460                         }
461                         cgoCheckArg(at.elem, p, at.elem.kind&kindDirectIface == 0, top, msg)
462                         return
463                 }
464                 for i := uintptr(0); i < at.len; i++ {
465                         cgoCheckArg(at.elem, p, true, top, msg)
466                         p = add(p, at.elem.size)
467                 }
468         case kindChan, kindMap:
469                 // These types contain internal pointers that will
470                 // always be allocated in the Go heap. It's never OK
471                 // to pass them to C.
472                 panic(errorString(msg))
473         case kindFunc:
474                 if indir {
475                         p = *(*unsafe.Pointer)(p)
476                 }
477                 if !cgoIsGoPointer(p) {
478                         return
479                 }
480                 panic(errorString(msg))
481         case kindInterface:
482                 it := *(**_type)(p)
483                 if it == nil {
484                         return
485                 }
486                 // A type known at compile time is OK since it's
487                 // constant. A type not known at compile time will be
488                 // in the heap and will not be OK.
489                 if inheap(uintptr(unsafe.Pointer(it))) {
490                         panic(errorString(msg))
491                 }
492                 p = *(*unsafe.Pointer)(add(p, goarch.PtrSize))
493                 if !cgoIsGoPointer(p) {
494                         return
495                 }
496                 if !top {
497                         panic(errorString(msg))
498                 }
499                 cgoCheckArg(it, p, it.kind&kindDirectIface == 0, false, msg)
500         case kindSlice:
501                 st := (*slicetype)(unsafe.Pointer(t))
502                 s := (*slice)(p)
503                 p = s.array
504                 if p == nil || !cgoIsGoPointer(p) {
505                         return
506                 }
507                 if !top {
508                         panic(errorString(msg))
509                 }
510                 if st.elem.ptrdata == 0 {
511                         return
512                 }
513                 for i := 0; i < s.cap; i++ {
514                         cgoCheckArg(st.elem, p, true, false, msg)
515                         p = add(p, st.elem.size)
516                 }
517         case kindString:
518                 ss := (*stringStruct)(p)
519                 if !cgoIsGoPointer(ss.str) {
520                         return
521                 }
522                 if !top {
523                         panic(errorString(msg))
524                 }
525         case kindStruct:
526                 st := (*structtype)(unsafe.Pointer(t))
527                 if !indir {
528                         if len(st.fields) != 1 {
529                                 throw("can't happen")
530                         }
531                         cgoCheckArg(st.fields[0].typ, p, st.fields[0].typ.kind&kindDirectIface == 0, top, msg)
532                         return
533                 }
534                 for _, f := range st.fields {
535                         if f.typ.ptrdata == 0 {
536                                 continue
537                         }
538                         cgoCheckArg(f.typ, add(p, f.offset), true, top, msg)
539                 }
540         case kindPtr, kindUnsafePointer:
541                 if indir {
542                         p = *(*unsafe.Pointer)(p)
543                         if p == nil {
544                                 return
545                         }
546                 }
547
548                 if !cgoIsGoPointer(p) {
549                         return
550                 }
551                 if !top {
552                         panic(errorString(msg))
553                 }
554
555                 cgoCheckUnknownPointer(p, msg)
556         }
557 }
558
559 // cgoCheckUnknownPointer is called for an arbitrary pointer into Go
560 // memory. It checks whether that Go memory contains any other
561 // pointer into Go memory. If it does, we panic.
562 // The return values are unused but useful to see in panic tracebacks.
563 func cgoCheckUnknownPointer(p unsafe.Pointer, msg string) (base, i uintptr) {
564         if inheap(uintptr(p)) {
565                 b, span, _ := findObject(uintptr(p), 0, 0)
566                 base = b
567                 if base == 0 {
568                         return
569                 }
570                 n := span.elemsize
571                 hbits := heapBitsForAddr(base, n)
572                 for {
573                         var addr uintptr
574                         if hbits, addr = hbits.next(); addr == 0 {
575                                 break
576                         }
577                         if cgoIsGoPointer(*(*unsafe.Pointer)(unsafe.Pointer(addr))) {
578                                 panic(errorString(msg))
579                         }
580                 }
581
582                 return
583         }
584
585         for _, datap := range activeModules() {
586                 if cgoInRange(p, datap.data, datap.edata) || cgoInRange(p, datap.bss, datap.ebss) {
587                         // We have no way to know the size of the object.
588                         // We have to assume that it might contain a pointer.
589                         panic(errorString(msg))
590                 }
591                 // In the text or noptr sections, we know that the
592                 // pointer does not point to a Go pointer.
593         }
594
595         return
596 }
597
598 // cgoIsGoPointer reports whether the pointer is a Go pointer--a
599 // pointer to Go memory. We only care about Go memory that might
600 // contain pointers.
601 //
602 //go:nosplit
603 //go:nowritebarrierrec
604 func cgoIsGoPointer(p unsafe.Pointer) bool {
605         if p == nil {
606                 return false
607         }
608
609         if inHeapOrStack(uintptr(p)) {
610                 return true
611         }
612
613         for _, datap := range activeModules() {
614                 if cgoInRange(p, datap.data, datap.edata) || cgoInRange(p, datap.bss, datap.ebss) {
615                         return true
616                 }
617         }
618
619         return false
620 }
621
622 // cgoInRange reports whether p is between start and end.
623 //
624 //go:nosplit
625 //go:nowritebarrierrec
626 func cgoInRange(p unsafe.Pointer, start, end uintptr) bool {
627         return start <= uintptr(p) && uintptr(p) < end
628 }
629
630 // cgoCheckResult is called to check the result parameter of an
631 // exported Go function. It panics if the result is or contains a Go
632 // pointer.
633 func cgoCheckResult(val any) {
634         if debug.cgocheck == 0 {
635                 return
636         }
637
638         ep := efaceOf(&val)
639         t := ep._type
640         cgoCheckArg(t, ep.data, t.kind&kindDirectIface == 0, false, cgoResultFail)
641 }