有关在ACM/ICPC竞赛环境下的GCC/G++的拓栈外挂的研究记录

0、起因

有的时候，DFS总是比BFS受人喜爱——毕竟DFS简单粗暴多了，而且有些东西用BFS去做无从下手，DFS是看起来可行的选择……

但是有个问题，DFS默认直接写入系统栈，系统栈又够浅的，这个时候OI常规手法是写手工栈，acm党有的时候也会想起来研究一下旁门左道——开栈外挂。

Uva上的神贴（Set heap size and stack size in C++，http://acm.uva.es/board/viewtopic.php?f=14&t=16685）里面提到了一个拓栈外挂：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main2() {
char test[255 << 20];
memset(test, 42, sizeof(test));
printf(":)\n");
return 0;
}

int main() {
int size = 256 << 20;  // 256Mb
char *p = malloc(size) + size;
asm("movl  %0, %%esp\n"
"pushl $exit\n"    // if you get a compile error here under mingw/cygwin,
"jmp   main2\n"    // replace exit with _exit, and main2 with _main2.
:: "r"(p));
}

可惜这个外挂有点老了（kuangbin神牡丹江被虐哭），我们需要根据现在的实际环境与时俱进，学习新姿势，学会灵活运用拓栈挂了

事先声明：我汇编是为了研究这个问题现学现卖的，有什么地方讲的不对还望各位指正，谢谢！

1、理解原版的含义，以及原版现在碰到的问题

原版关键的思路是，从堆上申请一大块内存，然后把esp（一个指向系统栈的寄存器）所指向的空间改为刚刚手工申请的地盘，之后把退出函数先推入，再直接跳转到main2的函数调用里去。

这个总体思路是没错，可是在语法上，在现在的编译器下，那是要磕磕碰碰老半天了——毕竟当年是2007年4月，现在是2014年10月了，gcc3.*都变成gcc4.7.2了，当年32位还很流行，现在比赛环境、评测环境都是烂大街的64位，不少细节需要修改了。

为了详细说明情况，接下去将采用3个不同的测试环境

1、Win下的MinGW4.7.2

2、Linux（CentOS 6.5）下的gcc4.8.1

3、ZOJ评测

2、从攻坚Win 32位出发！

把上述代码按注释中的提示修改，放到MinGW去编译，结果得到编译错误：

Undefined reference to 'main2';

找不到main2？这也是醉了？！

于是轮到利用网络资源的时刻了

我也不知道为什么，我在一个讲ARM-GCC内联汇编的文章（http://www.ethernut.de/en/documents/arm-inline-asm.html）里偶然看到了一句话：

extern long Calc(void) asm ("CALCULATE");

好吧，我们现学现卖，我们加上一句：

extern int main2(void) asm ("_main2");

然后编译，没问题了！等一会就有个笑脸:)了！

好了，Win 32位环境下没事了。

3、转移到Linux 64位下的漫漫长征

接下去，开了虚拟机，扔到Linux的GCC手上编译一下，挂了……

提示是：

invalid instruction suffix for `mov'
invalid instruction suffix for `push'

继续研究……

中间折腾来折腾去的过程不用多说，

但是发现pushl改成push就少了个错误，那是个好消息

后来查资料，知道push和mov最后的字母表示操作的单位是b（1字节），w（2字节一个word），l（4字节一个longword）

呃，等等，64位环境，8字节呢？

Pascal选手都知道qword吧……

那我们猜猜看最后一个字母可不可以是q(quadword)

于是pushl改成pushq，这里还是没问题！

好的，那下面对mov动刀

首先想到栈地址应该是个qword，于是应该试试看movq，可是编译失败……

然后，64位汇编应该和32位的不一样吧……继续搜64位汇编资料，发现esp在64位下被rsp替代了

于是语句修改成：

"movq  %0, %%rsp\n"
"pushq $exit\n"
"jmp main2\n"

编译，pass了，运行起来得到了笑脸，yes！

4、实战环境检测——zoj为例

于是，直接把之前的2014牡丹江H题代码套上拓栈语句试试看（注意拓栈的大小，毕竟有内存限制的）

结果无情的返回CE……而且CE的错误提示挺无厘头的：

（第二节新加的那一句）error: expected initializer before 'asm'

左搞搞右搞搞，怎么都搞不对。

这个时候，想起来，应该去看看编译命令的

C++: g++ foo.c -o foo -ansi -fno-asm -O2 -Wall -lm --static -DONLINE_JUDGE

-fno-asm？！我也是醉了……

于是，把asm换成__asm__继续

然后接下来迎来了Non-zero Exit Code

这个太无解了（毕竟汇编完全不熟），然后灵机一动想到一个好办法：

在实际做事情的main2()函数里面，把之前我们常用的return 0;全部换成exit(0);

这下oj评测环境你总没办法了吧？终于迎来了AC……

（与这个的奋斗未完待续）

未完成测试的项目：

1、之前用了VC++拓栈外挂过的可不可以用这个拓栈挂过了呢？

2、这种拓栈挂安全性和普适性如何？

5、总结

不得不承认，作为一个课外自发研究项目，这个折腾来折腾去挺好玩的

神犇们肯定不屑一顾

也许不少小菜急急忙忙就收走了，然后“着火”时刻马上拉出来用了

说老实话啊，这种对水平提升帮助太小。这里贴出来只是作为个人总结，也供大家娱乐。

祝各位接下来水平能有实质性的突破！

最后感谢一下队友，感谢ACDream群里的各位神犇，特别感谢kuangbin、[CUGB]fz、[bupt]leo、[NENU]Lee_vincent等人的关心和和支持和指导。

附赠：完整修改版的G++可用拓栈外挂模板

1、Win 32位MinGW 4.7.2环境

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

extern int main2(void) __asm__ ("_main2");

int main2() {
char test[255 << 20];
memset(test, 42, sizeof(test));
printf(":)\n");
exit(0);
}

int main() {
int size = 256 << 20;  // 256Mb
char *p = (char *)malloc(size) + size;
__asm__ __volatile__(
"movl  %0, %%esp\n"
"pushl $_exit\n"
"jmp _main2\n"
:: "r"(p));
}

2、Linux 64位gcc 4.8.1环境

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

extern int main2(void) __asm__ ("main2");

int main2() {
char test[255 << 20];
memset(test, 42, sizeof(test));
printf(":)\n");
exit(0);
}

int main() {
int size = 256 << 20;  // 256Mb
char *p = (char *)malloc(size) + size;
__asm__ __volatile__(
"movq  %0, %%rsp\n"
"pushq $exit\n"
"jmp main2\n"
:: "r"(p));
}

3、总体修改规律：

1)extern那个伪main函数这一步必不可少！不然编译器找不到的！

2)32位下请用longword和32位寄存器，64位下请用quadword和相应的64位寄存器

3)习惯性的return 0;还是换成exit(0);最保险了