自研操作系统配置IDT触发中断后循环出现一般保护错误

问题根因在汇编ISR桩的栈操作和调用约定错误，和C逻辑无关，具体有三个致命bug：

1. push byte 导致栈隐式错位 #

32位x86模式下push操作默认按4字节对齐，push byte不会真的压入1字节，而是会把立即数符号扩展为32位压栈，你写的push byte 0、push byte %1不仅会导致压入的值高位带垃圾数据，还容易算错栈偏移。

2. C函数传参完全不符合cdecl约定 #

你定义的C处理函数接收Reg_registers_t类型参数，但汇编桩里直接call IDT_IsrHandler，没有按约定把参数地址压栈，C函数会把栈上的返回地址、段寄存器值当成结构体成员读写，函数返回时栈帧直接错位。

3. 手动开中断位置错误 #

你在iret之前加了sti，此时中断返回帧还没恢复，开中断后如果有新中断（包括第一次返回错误触发的GPF）会直接嵌套，把栈彻底打坏进入死循环。 #

修复步骤 #

第一处：修正ISR宏，统一压入双字 #

把idt.asm里的两个ISR宏改成压4字节双字，避免栈对齐问题，同时进入ISR先关中断防止嵌套：

%macro ISR_NOERRCODE 1
[GLOBAL Idt_Isr%1]
Idt_Isr%1:
    cli
    push dword 0       ; 无错误码的ISR手动压0占位，统一栈结构
    push dword %1      ; 压入中断号，双字对齐
    jmp isr_common_stub
%endmacro

%macro ISR_ERRCODE 1
[GLOBAL Idt_Isr%1]
Idt_Isr%1:
    cli
    push dword %1      ; CPU已自动压入4字节错误码，这里只压中断号
    jmp isr_common_stub
%endmacro

第二处：重写isr_common_stub，符合C调用约定 #

原来的stub没有正确传参，替换成下面的代码：

[extern IDT_IsrHandler]
isr_common_stub:
    pusha                  ; 按edi/esi/ebp/esp/ebx/edx/ecx/eax顺序压入通用寄存器，和你定义的Reg_registers_t结构顺序匹配

    mov ax, ds
    push eax               ; 保存原数据段选择子
    mov ax, 0x10           ; 加载内核数据段选择子
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov fs, ax
    mov gs, ax

    push esp               ; 此时esp指向整个保存的寄存器栈帧，作为参数传给C函数
    call IDT_IsrHandler
    add esp, 4             ; cdecl约定调用方平衡栈，弹出传入的指针参数

    pop eax                ; 恢复原段寄存器
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov fs, ax
    mov gs, ax

    popa                   ; 恢复通用寄存器
    add esp, 8             ; 清掉栈上的中断号和错误码，回到CPU压入的中断返回帧
    iret                   ; 中断返回，CPU自动恢复eip/cs/eflags/esp/ss，同时根据原eflags的IF位恢复中断状态，不需要手动sti

把原来stub末尾的sti删掉，手动提前开中断是导致GPF死循环的直接诱因之一

第三处：修改C处理函数的参数类型 #

现在汇编传的是寄存器结构的指针，把C代码里的IDT_IsrHandler改成接收指针参数，头文件里的声明也要同步改：

// 函数定义改成指针参数
void IDT_IsrHandler(Reg_registers_t* reg) {
    Terminal_WriteString("Interrupt executed: ");
    Terminal_WriteHex(reg->int_number);
    Terminal_WriteString("\n");
}

第四处：初始化IDT前先清零 #

你定义的Idt_idt是全局数组，没有显式初始化的项会带随机值，CPU访问到未初始化的IDT门会直接触发GPF，在Idt_Install开头加一行清零：

void Idt_Install() {
    memset(Idt_idt, 0, sizeof(Idt_idt)); // 先把整个IDT清零，未注册的中断门默认置为不存在
    idt_reg.base = (uint32_t)&Idt_idt;
    idt_reg.limit = IDT_ENTRIES * sizeof(Idt_gate_t) - 1;
    __asm__ volatile ("lidtl (%0)" : : "r" (&idt_reg));
}

现象解释 #

第一次中断触发时，栈还没被破坏，C函数刚好能读到正确的中断号，看起来执行正常，但函数返回时栈已经错位，popa恢复的寄存器、返回地址都是错的，回到被中断的上下文后立刻触发一般保护错误（13号中断）。而13号中断是带错误码的类型，你原来的ISR桩栈操作本身有问题，进入GPF处理函数后再次栈错位，返回又触发新的GPF，就进入了无限死循环。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mig21 bis