【问题标题】:Questions about Linux function stack initialization关于Linux函数栈初始化的问题
【发布时间】:2013-12-07 03:42:41
【问题描述】:

我正在尝试使用下面的代码 sn-p 在函数调用/返回期间分析 Linux 程序集堆栈初始化/清理。未初始化的变量是有意的。

#define MAX 16

typedef struct _CONTEXT {
    int arr[MAX];
    int a;
    int b;
    int c;
};

void init(CONTEXT* ctx)
{
    memset(ctx->arr, 0, sizeof(ctx->arr[0]));
    ctx->a = 1;
}

void process(CONTEXT* ctx)
{
    int trash;
    int i;
    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        trash = ctx->arr[i];
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    CONTEXT ctx;
    init(&ctx);
    process(&ctx);
    return 0;

}

我从学校了解到,从这次讲座slide
函数堆栈初始化(style-1) 的程序集应如下所示:

pushq %rbp
movq %rsp, %rbp
subq $16, %rsp
movq %rdi, -8(%rbp)
...
leave
ret

但是当我用gcc编译上面的代码sn-p时,函数maininit具有相同的堆栈初始化例程style-1包括subq指令,用于分配堆栈变量的内存空间,
但是函数process 没有那种堆栈初始化。
我得到了这个汇编代码(style-2):

pushq %rbp
movq %rsp, %rbp
movq %rdi, -24(%rbp)
...
popq %rbp
ret 

所以问题是:

  1. 在编译期间创建不同函数堆栈初始化的编译器决策策略是什么?我没有在这段代码中放任何__cdecl 或类似的东西,但是发现了2个不同的堆栈初始化。

  2. style-2函数初始化时如何知道分配的栈内存地址和大小?

  3. movq %rdi, -8(%rbp) 的目的是什么?

  4. Linux中除了style-1style-2还有更多的栈初始化样式吗?
    (没有明确提及__cdecl__stdcall 的事情)

【问题讨论】:

  • 你是怎么编译的?您是否使用了优化设置?如果是,则输出可能会有所不同,具体取决于函数中实际使用的内容。尤其是像这样的例子,大部分都被优化掉了。
  • 我只是 gcc-ed 没有优化,所以我猜默认优化(-O2?)是我的设置。
  • 我使用 -O0 生成了另一个程序集文件,但使用两个程序集文件(默认和 -O0)之间的差异发现只有一个差异(存在 -O0)。
  • 我找到了这个link,发现style-2用在leaf函数中,是没有其他函数调用的函数。

标签: c linux assembly x86-64 callstack


【解决方案1】:

函数的编译方式是高度特定于编译器的,而不是特定于操作系统的。我确信 GCC 在 32 位 Windows 下生成的代码与 GCC 在 32 位 Linux 下生成的代码相似,而 Sun 的 C 编译器在 32 位 Linux 下生成的代码看起来与 GCC 生成的代码不同.堆栈初始化也是如此!因此,根据使用的编译器、编译器设置、编译器版本、内部编译器状态等,可以有许多堆栈初始化样式。

您显然正在运行 64 位代码。与 64 位 Windows 和 Linux 中的 32 位 Windows(存在 __cdecl 和 __stdcall)不同,只有一个调用约定:在 32 位 Linux 中,这等于 Windows 中的 __cdecl; 64 位 Linux 和 64 位 Windows 使用两种不同的基于寄存器的调用约定。这意味着:您不能更改 Linux 和 64 位 Windows 程序的调用约定,因为只支持一个。

movq %rdi, -8(%rbp) 的目的是将参数(在 rdi 寄存器中)存储在堆栈上; movq %rdi, -24(%rbp) 做同样的事情,但它正在写入可能被信号处理程序覆盖的堆栈的某些区域 - 这不是一个好主意!但是,如果不从堆栈中读回该值,这没有问题!

显然“style-2”函数不需要任何堆栈内存。

【讨论】:

  • 谢谢。我不知道只有一个调用约定。我现在将通过一些书籍和谷歌搜索来深入研究参数存储
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