在递归期间堆栈框架外观。 C vs汇编
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了在递归期间堆栈框架外观。 C vs汇编相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
我只是在学习汇编和堆栈框架中的函数等等,所以我一直在查看gdb中的堆栈框架,因为我运行递归算法来查看会发生什么。
如果我在C中运行一些递归代码,那么堆栈看起来就像我期望的那样 - 每次调用函数时堆栈上的一个对象。在递归阶乘函数的最低递归级别,堆栈帧看起来像这样:(这是gdb中的回溯,在函数的第一行有一个断点。)
(gdb) bt
#0 factorial (n=1) at recursion.c:20
#1 0x00005555555551c7 in factorial (n=2) at recursion.c:21
#2 0x00005555555551c7 in factorial (n=3) at recursion.c:21
#3 0x00005555555551c7 in factorial (n=4) at recursion.c:21
#4 0x00005555555551c7 in factorial (n=5) at recursion.c:21
#5 0x00005555555551c7 in factorial (n=6) at recursion.c:21
#6 0x00005555555551c7 in factorial (n=7) at recursion.c:21
#7 0x00005555555551c7 in factorial (n=8) at recursion.c:21
#8 0x00005555555551c7 in factorial (n=9) at recursion.c:21
#9 0x00005555555551c7 in factorial (n=10) at recursion.c:21
#10 0x000055555555517f in main (argc=2, args=0x7fffffffe768) at recursion.c:13
我的C代码是这样的:
int factorial (int n)
{
if (n <= 1) return 1;
return n * factorial(n-1);
}
现在我在汇编中做同样的事情(我从Rey Seyfarth的书“64位汇编编程简介”中复制了这段代码,所以我假设它是正确的)并且,无论递归的深度如何,堆栈帧看起来像这样:第50行是call fact
行。
(gdb) bt
#0 fact () at fact.asm:40
#1 0x00000000004011a8 in greater () at fact.asm:50
#2 0x0000000000000000 in ?? ()
阶乘函数的代码是这样的 - 在这种情况下,断点位于sub rsp, 16
行:
fact: ; recursive function
n equ 8
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 16 ; make room for n
cmp rdi, 1 ; end recursion if n=1
jg greater
mov eax, 1
leave
ret
greater:
mov [rsp+n], rdi ; save n
dec rdi ; call fact with n-1
call fact
mov rdi, [rsp+n] ; restore original n
imul rax, rdi
leave
ret
事实上,在这种情况下,回溯的输出实际上让我很困惑。如果我在调用事实函数(dec rdi
)之前将断点放在行上,那么结果通常是这样的:
(gdb) bt
#0 greater () at fact.asm:49
#1 0x0000000000000000 in ?? ()
但事实上第五次调用是这样的:
(gdb) bt
#0 greater () at fact.asm:49
#1 0x00007ffff7f94be0 in ?? () from /usr/lib/libc.so.6
#2 0x0000000000000006 in ?? ()
#3 0x00007fffffffe5f0 in ?? ()
#4 0x00000000004011a8 in greater () at fact.asm:50
#5 0x0000000000000000 in ?? ()
然后在第七个电话,这个:
(gdb) bt
#0 greater () at fact.asm:49
#1 0x0000003000000008 in ?? ()
#2 0x0000000000000004 in ?? ()
#3 0x00007fffffffe5b0 in ?? ()
#4 0x00000000004011a8 in greater () at fact.asm:50
#5 0x0000000000000000 in ?? ()
我的问题:
- 为什么堆栈的行为与C中的行为不同?
- 为什么我偶尔会看到最后的,看似垃圾,输出?
谢谢!
为什么堆栈的行为与C中的行为不同?
堆栈本身的行为完全相同 - 处理器不关心程序是编译C还是手写程序集。
不一样的是GDB对堆栈的解释。
在x86_64
上(与SPARC
不同),除非你知道当前调用堆栈链中的每个函数如何调整它,否则无法正确展开堆栈。
GDB使用展开描述符,编译器为此精确地写入输出。这是一个解释放卷过程的blog post。
你的C程序有展开描述符(使用readelf -wf a.out
来查看它们),但你的汇编程序没有。
为什么我偶尔会看到最后的,看似垃圾,输出?
在没有展开描述符的情况下,GDB尝试应用启发式方法尽可能地做,并在遇到无法向上移动的堆栈级别时放弃。究竟发生这种情况取决于堆栈内容,但实际上并不重要:GDB正在有效地查看垃圾数据(因为它不知道在哪里正常查看)。
附:您可以使用少量CFI directives来扩充汇编程序以创建正确的展开描述符,然后GDB将很乐意使用它,除了它看起来像YASM doesn't support CFI。将程序集重写为GAS语法,然后在那里添加CFI指令当然是微不足道的。
以上是关于在递归期间堆栈框架外观。 C vs汇编的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章