在函数调用期间堆栈内容

Question

我试图了解在函数调用期间堆栈上会出现什么。

据我所知，被调用者的参数（如果有的话）、调用者的返回地址和基地址将在调用另一个函数之前被压入堆栈。

所以，我写了一个简单的 C 程序

#include <stdio.h>

void
foo()
{
}

int
main()
{
    foo();
    return 0;
}

而对应的反汇编机器码是

08048334 <foo>:
 8048334:   55                      push   %ebp
 8048335:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
 8048337:   c9                      leave  
 8048338:   c3                      ret    

08048339 <main>:
 8048339:   55                      push   %ebp
 804833a:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
 804833c:   83 ec 08                sub    $0x8,%esp
 804833f:   83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
 8048342:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
 8048347:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
 804834a:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
 804834d:   c1 e8 04                shr    $0x4,%eax
 8048350:   c1 e0 04                shl    $0x4,%eax
 8048353:   29 c4                   sub    %eax,%esp
 8048355:   e8 da ff ff ff          call   8048334 <foo>
 804835a:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
 804835f:   c9                      leave  
 8048360:   c3                      ret    
 8048361:   90                      nop    
 8048362:   90                      nop    
 8048363:   90                      nop    

虽然 foo() 的代码有意义，但我无法理解 main() 的代码。为什么会有这么多操作？我只期待 main() 中的以下操作

    1. Push the frame pointer
    2. Call foo (which will inturn save the return address)

谁能解释一下 main() 的代码？谢谢！

Answer 1

在 x86（您可能已将其标记为）上，ABI（应用程序二进制接口）要求在调用函数时堆栈与某个边界（在本例中为 16 个字节）对齐。所以当main()要调用foo()时，首先要对齐栈指针。

Answer 2

main的前三行

8048339:   55                      push   %ebp
804833a:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
804833c:   83 ec 08                sub    $0x8,%esp

被称为function prologue。这组指令将基指针压入堆栈，然后将基指针分配给当前堆栈的值，从而创建一个新的堆栈帧。然后减少堆栈指针以为函数的局部变量保留空间（由于调用约定，您没有但仍然完成）。下一条指令

804833f:   83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp

将堆栈对齐到下一个低 16 字节边界。以下说明

8048342:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
8048347:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
804834a:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
804834d:   c1 e8 04                shr    $0x4,%eax
8048350:   c1 e0 04                shl    $0x4,%eax
8048353:   29 c4                   sub    %eax,%esp

已经在 SE 上出现过几次（here，正如 Paul R 指出的那样，here 和 again here）。这个例程似乎在堆栈上保留了额外的空间，但这样做的方式非常无效。这部分可能取决于 gcc 版本和操作系统，似乎没有必要。

其余指令调用 foo 并退出程序。