rbp / rsp / leave 这个汇编函数序言/尾声代码是做什么的？

Question

我刚刚开始学习使用 GCC 编译器来组装我的代码的 mac 程序集。不幸的是，如果您是初学者，学习如何做到这一点的资源非常有限。我终于设法找到了一些简单的示例代码，我可以开始琢磨它，并且我得到了它的组装和正确运行。这是代码：

.text                                           # start of code indicator.
.globl _main                                    # make the main function visible to the outside.
_main:                                          # actually label this spot as the start of our main function.
    push    %rbp                            # save the base pointer to the stack.
    mov     %rsp, %rbp                      # put the previous stack pointer into the base pointer.
    subl    $8, %esp                        # Balance the stack onto a 16-byte boundary.
    movl    $0, %eax                        # Stuff 0 into EAX, which is where result values go.
    leave                                   # leave cleans up base and stack pointers again.
    ret

cmets 在代码中解释了一些事情（我有点理解第 2 到 5 行的作用），但我不明白其中大部分是什么意思。我确实了解寄存器是什么以及这里的每个寄存器（rbp、rsp、esp 和eax）的基本用途以及它们有多大，我也（通常）了解堆栈是什么，但这仍然超出了我的想象。谁能告诉我这是在做什么？另外，任何人都可以为我指出一个适合初学者的好教程的方向吗？

Answer 1

堆栈是遵循LIFO principle 的数据结构。日常生活中的堆栈（我的意思是在计算机之外）向上增长，而 x86 和 x86-64 处理器中的堆栈向下增长。请参阅Wikibooks article on x86 stack（但请注意代码示例是 Intel 语法中的 32 位 x86 代码，而您的代码是 AT&T 语法中的 64 位 x86-64 代码）。

那么，你的代码做了什么（我在这里的解释是使用 Intel 语法）：

push %rbp

将rbp 推入堆栈，实际上是从rsp 中减去8（因为rbp 的大小是8 个字节），然后将rbp 存储到[ss:rsp]。

因此，在 Intel 语法中，push rbp 实际上是这样做的：

sub rsp, 8
mov [ss:rsp], rbp

然后：

mov     %rsp, %rbp

这很明显。只需将rsp 的值存储到rbp 中即可。

subl    $8, %esp

从esp 中减去 8 并将其存储到esp。实际上这是您的代码中的一个错误，即使它在这里没有引起任何问题。在 x86-64 中，任何以 32 位寄存器（eax、ebx、ecx、edx、ebp、esp、esi 或 edi）作为目标的指令都设置了最顶层对应的 64 位寄存器（rax、rbx、rcx、rdx、rbp、rsp、rsi 或 rdi）的 32 位为零，导致堆栈指针指向指向低于 4 GiB 限制的某处，有效地执行此操作（在 Intel 语法中）：

sub rsp,8
and rsp,0x00000000ffffffff

编辑：在下面添加了sub esp,8 的结果。

但是，这在内存小于 4 GiB 的计算机上不会引起任何问题。在内存超过 4 GiB 的计算机上，可能会导致分段错误。 leave 在您的代码下方进一步向rsp 返回一个合理的值。通常在 x86-64 代码中，您永远不需要 esp（可能不包括一些优化或调整）。要修复此错误：

subq    $8, %rsp

到目前为止的指令是标准的进入顺序（根据堆栈使用情况替换$8）。 Wikibooks has a useful article on x86 functions and stack frames（但请再次注意，它使用 Intel 语法的 32 位 x86 程序集，而不是 AT&T 语法的 64 位 x86-64 程序集）。

然后：

movl    $0, %eax

这很明显。将 0 存储到 eax。这与堆栈无关。

leave

这相当于mov rsp, rbp 后跟pop rbp。

ret

最后，这会将rip 设置为存储在[ss:rsp] 的值，有效地将代码指针返回到调用此过程的位置，并将8 加到rsp。