汇编x86-返回地址被推入堆栈后，堆栈指针如何跟踪局部变量的正确位置？答案

【问题标题】：Assembly x86- How does stack pointer keep tack of correct location of local variables after return address is pushed into the stack?汇编x86-返回地址被推入堆栈后，堆栈指针如何跟踪局部变量的正确位置？
【发布时间】：2021-08-03 17:02:31
【问题描述】：

我目前正在阅读 CSAPP，我偶然发现了这个数字，但有些东西我就是想不通

在第1行，堆栈指针减16，两个8字节的数字分别存储在堆栈0和8字节相对堆栈指针，但在第7行，swap_add的返回地址被压入堆栈，所以堆栈现在应该是这样的：

我的问题是：为什么在第 8 行和第 9 行，堆栈指针仍然能够从偏移量 0 和 8 中检索到正确的值？据我了解，堆栈指针现在指向返回地址，因此为了取回值，它应该是 (%rsp)、%rsi 和 16(%rsp)， %rdx，还是返回地址不入栈？请解释一下为什么会这样，谢谢

【问题讨论】：

如果您注意到，在第 2 行，堆栈指针被调整为 16 个字节腾出空间。然后参数存储在堆栈中，相对于新的堆栈指针位置。第 8 行和第 9 行引用了新的堆栈指针位置（不是基指针，它在堆栈帧/函数调用期间是恒定的）。此外，您的图表具有误导性。返回地址将存储在rbp 而不是rsp 上方的 8 个字节。一些提示：使用 Intel 语法，因为它通常更清晰，并从高地址到低地址绘制堆栈图。
"在第 7 行，swap_add 的返回地址被压入堆栈。"它最终归结为使用的调用约定，如果没有更多细节我们无法知道。但是，查看此代码似乎可以安全地假设堆栈帧在 swap_add 函数调用之后恢复。也就是说，不用担心call指令弄乱了栈帧，因为函数返回后会恢复。
call swap_add 确实将返回地址压入堆栈。但随后它分支到swap_add 的代码，该代码未显示，但假定以执行ret 指令结束，该指令立即弹出该地址。因此，在这个调用约定中，从调用者的角度来看，您可以认为 call 指令对堆栈没有净影响。

标签： assembly x86

【解决方案1】：

似乎其他答案和 cmets 忽略了问题的重点，并给出了许多掩盖简单答案的细节：调用将返回地址压入堆栈，但是当调用返回时，return 会弹出返回地址，所以调用返回后，堆栈指针的值与调用前相同。

【讨论】：

【解决方案2】：

为什么在第 8 行和第 9 行，堆栈指针仍然能够检索到偏移量 0 和 8 的值是否正确？

因为堆栈指针只在这里修改过：

subq $16, %rsp

这里：

addq $16, %rsp

虽然您对swap_add 进行了函数调用，而且从技术上讲，它在内部调整了堆栈框架，但在该函数调用完成后，堆栈框架会恢复。因此，您应该只考虑单个堆栈帧，除非您想深入了解 swap_add 例程（其中的程序集已被省略，因此超出范围）。

据我了解，堆栈指针现在指向返回地址

这是不正确的。在列出的程序集的开头和结尾处，返回地址为0(%rsp)。当到达ret 指令时，技术上会执行pop %rip，将新指令指针设置为返回地址。

一些额外的说明：

call 指令自动将下一条指令的地址（新函数的返回地址）压入堆栈。 ret 指令有效地撤消了这一点。
使用的调用约定决定了在函数调用之前和之后如何调整堆栈帧，以及执行调整的责任是谁。

【讨论】：

非常感谢，我没有注意到其他被调用的过程在返回时会恢复堆栈指针，我不知道%rbp是什么，因为我还没有读到那部分
@Mattmmmmm 可以访问相对于rsp 的返回地址，但在实践中不太常见。尽管在这个例子中似乎完全省略了rbp，并且堆栈帧总是相对于rsp。因此，在这个调用约定中，函数本身负责根据需要增加和缩小堆栈，只要将rsp 恢复为之前的值，返回地址将始终位于8(%rsp)
@Mattmmmmm：您的函数中的代码没有将 RBP 设置为带有push %rbp / mov %rsp, %rbp 的传统“帧指针”。这个答案关于 RBP 的 cmets 仅适用于执行此操作的调试构建编译器输出，或选择执行此操作的手写 asm。顺便说一句，您通常永远不会显式访问返回地址，只能通过 call 推送它并 ret 弹出它。当然，隐式堆栈访问与 RSP 相关 (felixcloutier.com/x86/ret)。 ret 是我们拼写pop %rip 的方式。 RBP 仅由 leave 隐式使用（以及慢速 enter 指令）。
@PeterCordes 我并不是在暗示需要直接在8(%rsp) 访问返回地址。相反，我希望根据所使用的调用约定来理解这一点，函数本身负责增加和缩小堆栈帧，只要返回地址在函数末尾的8(%rsp)， ret / pop %rip 将适当地将控制权转移回函数调用者。此外，您建议 rbp cmets 仅适用于调试版本。对于什么编译器？ x86_64 gcc 11.1 使用 rbp 和 rsp 生成带有堆栈帧的程序集。
@h0r53: 来自-fstack-protector-strong 的堆栈金丝雀就像如果你有一个额外的int64_t 局部变量，编译器在保存的返回地址（godbolt.org/z/1ohd148ez）的正下方分配空间，或低于调用保留的寄存器保存槽（如果有）。或者至少高于任何当地人；如果有未使用的堆栈空间进行对齐，它可能在金丝雀上方。（godbolt.org/z/aK7548e1K 显示 -O1 -fno-omit-frame-pointer -fstack-protector-strong 引用相对于 RBP 的金丝雀）。您可以自己在 Godbolt 上使用代码或选项。