📀 KAIST:PINTOS | Implementation | Argument Passing

1. Argument Passing의 목적

유저 프로그램을 실행할 때 다음과 같은 명령어가 있다고 하자.

args-many a b c d e f g

그럼 유저 프로세스 내부의 main(int argc, char **argv)는 다음과 같은 값을 받아야 한다.

argc == 8
argv[0] == "args-many"
argv[1] == "a"
argv[2] == "b"
...
argv[7] == "g"

이것을 위해 Pintos는 커널에서 문자열을 파싱하고, 인자들을 스택에 push하여 유저 프로그램이 main()을 호출할 수 있도록 해줘야 한다. 이 모든 과정을 Argument Passing이라고 한다.

---

2. 전체 흐름 요약

단계	함수	위치	내용	현재 상태
1	process_exec()	userprog/process.c	전달받은 문자열 파싱 (strtok_r 이용)	구현 완료
2	load()	userprog/process.c	실행 파일 로딩, 스택 공간 생성 (setup_stack)	구현 완료
3	setup_stack()	userprog/process.c	유저 스택 페이지 할당, rsp 초기화	구현 완료
4	argument_stack()	userprog/process.c	인자 push 및 rsp 설정	구현 필요
5	do_iret()	userprog/process.c	유저 코드 진입	구현 완료 (수정 필요 없음)

---

3. 현재까지 구현한 내용

파일: userprog/process.c

위치: process_exec()

1. 다음 코드를 추가하여 인자 문자열 파싱을 완료함

char *argv[64];
int argc=0;

char *token;
char *save_pointer;

token = strtok_r(file_name, " ", &save_pointer);

while (token != NULL) {
    argv[argc] = token;
    token = strtok_r(NULL, " ", &save_pointer);
    argc++;
}

2. 파싱된 결과를 GDB에서 확인한 결과:

argc == 8
argv[0] == "args-many"
argv[1] == "a"
...
argv[7] == "g"

3. 이 상태까지는 완벽하게 파싱이 완료됨

---

4. 다음 단계: argument_stack 구현

argv[]를 이용해서 유저 스택에 다음 내용을 정확히 넣어줘야 한다.

• 인자 문자열들 (문자열 값들)
• 각 문자열들의 주소 (argv[i])
• argv[] 배열 자체의 주소
• argc
• fake return address (0)

---

5. argument_stack() 함수 작성법

파일: userprog/process.c

함수 선언 이미 있음:

void argument_stack(char **argv, int argc, void **rsp);

해당 함수 구현: 아래 내용을 추가하면 됨

void argument_stack(char **argv, int argc, void **rsp) {
    char *arg_addr[64];

    // 인자 문자열들을 스택에 push (뒤에서부터)
    for (int i = argc - 1; i >= 0; i--) {
        int len = strlen(argv[i]) + 1;
        *rsp -= len;
        memcpy(*rsp, argv[i], len);
        arg_addr[i] = *rsp; // 복사된 주소 저장
    }

    // 8바이트 정렬
    while ((uintptr_t)(*rsp) % 8 != 0) {
        *rsp -= 1;
        *(uint8_t *)(*rsp) = 0;
    }

    // 각 argv[i] 주소 push
    *rsp -= sizeof(char *);
    *(char **)(*rsp) = NULL; // argv[argc] = NULL

    for (int i = argc - 1; i >= 0; i--) {
        *rsp -= sizeof(char *);
        *(char **)(*rsp) = arg_addr[i];
    }

    // argv 포인터 저장
    char **argv_start = *rsp;
    *rsp -= sizeof(char **);
    *(char ***)(*rsp) = argv_start;

    // argc 저장
    *rsp -= sizeof(int);
    *(int *)(*rsp) = argc;

    // fake return address
    *rsp -= sizeof(void *);
    *(void **)(*rsp) = 0;
}

---

6. 이 함수 호출 위치

파일: userprog/process.c

함수: process_exec()

load()가 끝난 직후 다음 줄에 추가하면 됨

argument_stack(argv, argc, &(_if.rsp));

최종 구조는 이렇게 됨:

success = load (file_name, &_if);
palloc_free_page (file_name);
if (!success)
    return -1;

// argument_stack 함수 호출 추가
argument_stack(argv, argc, &(_if.rsp));

// 유저 프로세스로 진입
do_iret(&_if);

---

7. 테스트 방법

다음 명령어로 테스트할 수 있다:

../../utils/pintos -v -k -T 60 -m 20 --fs-disk=10 \
  -p tests/userprog/args-many:args-many \
  -- -q -f run 'args-many a b c d e f g'

정상적으로 통과되면 출력에서 각 인자가 잘 출력된다.

---

8. GDB 디버깅 팁

• GDB에서 스택 포인터를 따라가고 싶다면 다음 명령을 사용

b process_exec
c
x/s argv[0]
x/s argv[1]
...
x/40cb file_name
print argc
x/20x $rsp

• x/s, x/20x, print argc 등은 문자열 확인과 메모리 상태를 추적하는 데 매우 유용하다.

---

9. 마무리

• 파일명과 인자 문자열 파싱: 완료
• load() 및 setup_stack(): 완료
• GDB로 파싱 검증: 완료

남은 건 오직 하나:

• argument_stack() 구현과 호출

이걸 완료하면, 모든 Argument Passing 테스트 케이스는 통과??