如何在macOS上启用Arm指针验证码（PAC）？
我有一台配备苹果M1芯片的MacBook Air。CPU采用Arm架构版本v8.5-A，其中包括指针验证码（PAC）指令。该功能通常用于防止恶意代码通过ROP链注入，通常利用堆栈上的缓冲区溢出。
我试图通过简单的代码演示一些PAC指令的行为。
在原生macOS上，验证指令（PACIA、PACDA等）似乎没有任何作用，就好像该功能没有在CPU中实现一样。这是可能的，因为大多数Arm功能是可选的。然而，在同一台MacBook上安装Linux虚拟机后，相同的PAC指令在Linux VM中工作。在同一台物理CPU上，因此支持PAC功能。
因此，必须有某种方法在进程的基础上禁用PAC的行为：在原生macOS应用程序中不活动，在Linux VM中运行的应用程序中活动。
如何在macOS上启用PAC？
下面的示例代码pacia.c
1.显示指令地址，
1.使用PACIA指令添加PAC并显示它
1.使用AUTIA指令对其进行“验证”（如果PAC正确，则恢复其原始值）并显示。
我们希望第二个地址的MSB部分被PAC更改。我们希望第三个地址与第一个地址相同。

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>

// noinline for easier inspection of generated code in main
__attribute__((noinline)) void report(uint64_t value)
{
    printf("%016" PRIX64 "\n", value);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    uint64_t data = (uint64_t)(&&lab);
    uint64_t modifier = 2;
 lab:
    report(data);
    asm("pacia %[reg], %[mod]" : [reg] "+r" (data) : [mod] "r" (modifier) : );
    report(data);
    asm("autia %[reg], %[mod]" : [reg] "+r" (data) : [mod] "r" (modifier) : );
    report( data);
}

编制：

cc -O2 -march=armv8.5-a pacia.c -o pacia

在主机系统macOS 13.1上，PACIA指令不会修改要验证的地址。

$ ./pacia 
00000001028B3F50
00000001028B3F50  <-- not modified, no PAC
00000001028B3F50
$ ./pacia 
000000010080FF50
000000010080FF50
000000010080FF50
$ ./pacia 
0000000102A7FF50
0000000102A7FF50
0000000102A7FF50
$

在Ubuntu 22.10虚拟机上，地址的MSB部分由PACIA使用PAC更新，并由AUTIA正确删除。

$ ./pacia
0000AAAACF3D0680
0043AAAACF3D0680  <-- 0043 PAC added
0000AAAACF3D0680  <-- PAC removed, address restored
$ ./pacia
0000AAAAD7CF0680
0023AAAAD7CF0680
0000AAAAD7CF0680
$ ./pacia
0000AAAAAAE00680
0036AAAAAAE00680
0000AAAAAAE00680

为了确保安全，我检查了macOS上生成的代码。实际上使用了PACIA指令。

cc -O2 -march=armv8.5-a pacia.c -S -o pacia.s

在macOS上使用clang 14.0.0生成的main()代码：

_main:                                  ; @main
        .cfi_startproc
; %bb.0:
Ltmp0:                                  ; Block address taken
; %bb.1:
        stp     x20, x19, [sp, #-32]!           ; 16-byte Folded Spill
        stp     x29, x30, [sp, #16]             ; 16-byte Folded Spill
        add     x29, sp, #16
        .cfi_def_cfa w29, 16
        .cfi_offset w30, -8
        .cfi_offset w29, -16
        .cfi_offset w19, -24
        .cfi_offset w20, -32
Lloh2:
        adrp    x19, lCPI1_0@PAGE
Lloh3:
        ldr     x19, [x19, lCPI1_0@PAGEOFF]  <--- data = (uint64_t)(&&lab) in x19
        mov     x0, x19       <--- x19 is printed (first time)
        bl      _report
        mov     w20, #2       <--- modifier = 2 in x20
        ; InlineAsm Start
        pacia   x19, x20      <--- x19 should receive a PAC code
        ; InlineAsm End
        mov     x0, x19       <--- x19 is printed (second time)
        bl      _report
        ; InlineAsm Start
        autia   x19, x20
        ; InlineAsm End
        mov     x0, x19
        bl      _report
        mov     w0, #0
        ldp     x29, x30, [sp, #16]             ; 16-byte Folded Reload
        ldp     x20, x19, [sp], #32             ; 16-byte Folded Reload
        ret