x86_64ABI：拆卸问题

Question

我得到了下面的C代码:

#include <stdio.h>

int function(int a, int b)
{
    int res = a + b;
    return res;
}

int main(){
    function(1,2);
    exit(0);
}

我用gcc 4.8.2（在Ubuntu 14下）为x86-64编译它，它产生了这样的代码：

000000000040052d <function>:
  40052d:       55                      push   %rbp
  40052e:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  400531:       89 7d ec                mov    %edi,-0x14(%rbp)
  400534:       89 75 e8                mov    %esi,-0x18(%rbp)
  400537:       8b 45 e8                mov    -0x18(%rbp),%eax
  40053a:       8b 55 ec                mov    -0x14(%rbp),%edx
  40053d:       01 d0                   add    %edx,%eax
  40053f:       89 45 fc                mov    %eax,-0x4(%rbp)
  400542:       8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
  400545:       5d                      pop    %rbp
  400546:       c3                      retq   

有些事情我看不懂。

一开始，我们推送了 rbp，并将 rsp 保存在 rbp 中。然后在堆栈的顶部（在%rbp处），我们保存了rbp。那么低于 rbp 的所有内容都是可用空间。

但是，然后我们将来自 edi 和 esi 的传递参数放在 -0x14（%rbp） 及以下位置。

但是为什么我们不能把它们放在rbp/rsp所指向的正下方呢？edi和esi都是4字节长，那为什么不是-0x8(%rbp)和-0xc(%rbp)呢？和内存对齐有联系吗？

为什么会有一个奇怪的保存eax的堆栈，并在返回之前读取它？

Answer 1

首先，请注意，您正在查看未优化的编译器输出。关闭优化后，编译器输出通常看起来有点愚蠢，因为编译器实际上将C语言的每一行翻译成等效的汇编运行，而无需进行最简单、最明显的优化。

对于你的第一个问题，答案是“因为这是你的编译器决定变量应该去的地方”。没有更好的答案 - 编译器在堆栈分配方案方面差异很大。例如，我的计算机上的 Clang 会输出以下内容：

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp
movl    %edi, -4(%rbp)
movl    %esi, -8(%rbp)
movl    -4(%rbp), %esi
addl    -8(%rbp), %esi
movl    %esi, -12(%rbp)
movl    -12(%rbp), %eax
popq    %rbp
retq

其中，您可以清楚地看到a存储在-4，b存储在-8， result

对于你的第二个问题，让我们看看指令是如何映射到C的：

标准函数序言（设置堆栈帧）：

  40052d:       55                      push   %rbp
  40052e:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp

将两个参数存储到堆栈变量< code>a和< code>b中:

  400531:       89 7d ec                mov    %edi,-0x14(%rbp)
  400534:       89 75 e8                mov    %esi,-0x18(%rbp)

加载a和b

  400537:       8b 45 e8                mov    -0x18(%rbp),%eax
  40053a:       8b 55 ec                mov    -0x14(%rbp),%edx

实际上做a b

  40053d:       01 d0                   add    %edx,%eax

设置result=（a b的结果）

  40053f:       89 45 fc                mov    %eax,-0x4(%rbp)

将结果复制到返回值（返回结果；）

  400542:       8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax

实际返回：

  400545:       5d                      pop    %rbp
  400546:       c3                      retq   

因此，您可以看到eax的冗余保存和加载只是因为保存和加载对应于原始C文件的不同语句：保存来自结果=，加载来自返回结果；。

相比之下，这里是Clang的优化输出（-O）：

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp
addl    %esi, %edi
movl    %edi, %eax
popq    %rbp
retq

更聪明：没有堆栈操作，整个函数体只是两个指令addl和movl。（当然，如果您声明函数静态，那么GCC和Clang都会高兴地检测到该函数从未被有效使用，并直接删除它。）