C如何返回一个结构？ [复制]

Question

(gdb) disas func
Dump of assembler code for function func:
0x00000000004004b8 <func+0>:    push   %rbp
0x00000000004004b9 <func+1>:    mov    %rsp,%rbp
0x00000000004004bc <func+4>:    movl   $0x64,0xfffffffffffffff0(%rbp)
0x00000000004004c3 <func+11>:   movb   $0x61,0xfffffffffffffff4(%rbp)
0x00000000004004c7 <func+15>:   mov    0xfffffffffffffff0(%rbp),%rax
0x00000000004004cb <func+19>:   leaveq
0x00000000004004cc <func+20>:   retq
End of assembler dump.


t_test func()
{
    t_test t;
    t.i = 100;
    t.c = 'a';
    return t;
}

所以看起来它返回的是局部变量t，但是这种工作是否保证可以工作，返回时不应该不引用任何局部变量吗？？

Answer 1

根据我的经验，C 如何返回结构没有标准方法。为了能够传递一个结构，编译器通常（对用户不可见）传递一个指向该结构的指针，函数可以将内容复制到该结构。该指针的传递方式（堆栈上的第一个或最后一个）取决于实现。一些编译器，如 32 位 MSVC++，在 EAX 和 EDX 等寄存器中返回小结构。显然，GCC 在 RAX 中以 64 位模式返回这样的结构。

但是，再一次，没有标准的方法是如何完成的。当使用函数的其余代码也由同一个编译器编译时，这没有问题，但如果该函数是 DLL 或 lib 的导出函数，则会出现问题。当使用来自不同语言（Delphi）或来自 C 和不同编译器的此类函数时，我已经被这个咬了几次。也见this link。

Answer 2

RAX 大到足以容纳整个结构。在 0x00000000004004c7 处，您正在加载整个结构（使用 mov），而不是其地址（您将使用 lea 代替）。

x86-64 System V ABI 的调用约定在 RDX:RAX 或 RAX 中返回最多 16 个字节的 C 结构。 C++ on x86-64: when are structs/classes passed and returned in registers?

对于较大的结构，调用者传递了一个“隐藏的”输出指针 arg。

Answer 3

返回东西的方式根本不是标准的，但通常在 RAX 中。在您的示例中，假设 t_test::i 和 t_test::c 是 t_test 的唯一成员，并且每个成员最多为 32 位，则整个结构可以放入 64 位寄存器，因此它只是通过 RAX 直接返回值, 并且通常可以放入 2 个寄存器的东西在 RAX:RDX （或 RDX:RAX，我忘记了常见的顺序）中返回。

对于大于两个的寄存器，它通常涉及作为第一个参数传递的隐藏指针参数，该参数指向调用函数中的一个对象（通常是直接获得返回值的对象）。然后在从被调用函数返回之前写入该对象（通常从被调用函数中使用的本地结构复制），并且通常在 RAX 中返回相同的指针。

EAX/EDX 可以在 32 位 x86 系统上替代 RAX/RDX。

对于在堆栈上传递“this”指针的约定（如标准 x86 GCC 约定），返回值指针通常作为隐藏的第二个参数而不是第一个参数传递。

Answer 4

您的原始代码返回的是在函数中创建的结构的副本 - 因为您返回的是结构类型，而不是指向结构的指针。看起来整个结构是用rax 值传递的。一般来说，编译器可以为此生成各种汇编代码，这取决于调用者和被调用者的行为和调用约定。

处理结构的正确方法是将它们用作输出参数：

void func(t_test* t)
{
    t->i = 100;
    t->c = 'a';
}

Answer 5

堆栈指针在函数开始时没有改变，因此t_test 的分配不是在函数内进行的，因此不会被函数释放。如何处理取决于使用的调用约定。如果你看看函数是如何被调用的，就会更容易看到它是如何完成的。