x86_64 ABI：反汇编问题

Posted 2023-02-21

【中文标题】x86_64 ABI：反汇编问题

【英文标题】：x86_64 ABI: disassembly issue

【发布时间】：2015-09-11 17:30:28

【问题描述】：

我有以下 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);

我使用 gcc 4.8.2（在 Ubuntu 14 下）为 x86-64 编译它并生成以下代码：

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   

有些东西我听不懂。

一开始我们推送rbp并将rsp保存在rbp中。然后在上面 然后堆栈（并且在 %rbp）我们已经保存了 rbp。那么 rbp 下面的所有内容都是空闲空间。

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

但是为什么我们不能把它们直接放在 rbp/rsp 指向的下方呢？ edi 和 esi 有 4 个字节长，那为什么不是 -0x8(%rbp) 和 -0xc(%rbp) 呢？它与内存对齐有关吗？

为什么会有一个奇怪的保存 eax 来堆叠并在返回之前读取它？

【参考方案1】：

首先，请注意您正在查看未优化的编译器输出。在关闭优化的情况下，编译器输出通常看起来有点愚蠢，因为编译器将 C 的每一行字面意思转换为等效的程序集运行，甚至不费心进行最简单、最明显的优化。

对于您的第一个问题，答案是“因为这是您的编译器决定变量应该去的地方”。没有更好的答案 - 编译器的堆栈分配方案差异很大。例如，我机器上的 Clang 改为输出：

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

您可以清楚地看到a 存储在-4，b 存储在-8，result 存储在-12。这比你的 GCC 给你的包装更紧凑，但这只是 GCC 的一个怪癖，仅此而已。

对于第二个问题，让我们看看指令如何映射到 C：

---

标准函数序言（设置栈帧）：

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

将两个参数存储到堆栈变量a 和b：

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

为a + b 加载a 和b

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

其实做a + b

  40053d:       01 d0                   add    %edx,%eax

设置result = (result of a+b)

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

复制result到返回值(return result;)

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

实际返回：

  400545:       5d                      pop    %rbp
  400546:       c3                      retq   

---

所以你可以看到eax的冗余保存和加载只是因为保存和加载对应于你原始C文件的不同语句：保存来自result =，加载来自return result;。

为了比较，这里是 Clang 的优化输出 (-O)：

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

更智能：没有堆栈操作，整个函数体只有两条指令addl 和movl。 （当然，如果您声明函数 static，那么 GCC 和 Clang 都会很高兴地检测到该函数从未被有效使用并直接将其删除。