看着asm：

Question

请考虑以下计划：

#include <stdio.h>

void my_f(int);

int main()
{
    int i = 15;
    my_f(i);
}

void my_f(int i)
{
    int j[2] = {99, 100};
    printf("%d\n", j[-2]);
}

我的理解是my_f()的{{3}}应如下所示：

    ------------
    |     i    |    15
    ------------
    | Saved PC |    Address of next instruction in caller function
    ------------
    |   j[0]   |    99
    ------------
    |   j[1]   |    100
    ------------

我期望j [-2]打印15，但它打印0.有人可以解释我在这里缺少的东西吗？我在OS X 10.5.8上使用GCC 4.0.1（是的，我生活在摇滚之下，但除了这一点之外）。

Answer 1

如果你真的想要在GNU C, use
__builtin_frame_address(0) 中使用地址（非零args尝试将堆栈回溯到父堆栈帧）。这是函数推送的第一件事的地址，即如果您使用ebp编译，则保存为rbp或-fno-omit-frame-pointer。如果您希望修改堆栈上的返回地址，您可以使用__builtin_frame_address(0)的偏移量来执行此操作，但只需使用__builtin_return_address(0)可靠地读取它。 / p>

GCC使堆栈在通常的x86 ABI中保持16字节对齐。返回地址与j[1]之间可能存在差距。从理论上讲，它可以将j[]放在尽可能远的地方，或者将其优化（或者只读取一个只读的静态常量，因为没有任何内容写入）。

如果使用优化进行编译，i可能不会存储在任何地方，并且 my_f(int i)被内联到main。

另外，就像@EOF所说，j[-2]是图表底部下方的两个点。（低地址位于底部，因为堆栈增长了）。另请注意， wikipedia (from the link I edited into the question)上的图表使用顶部的低地址绘制。我的答案中的ASCII图在底部有低地址。

如果你使用-O0编译，那么就有一些希望。在64位代码（64位构建的gcc和clang的默认目标）中，调用约定传递了寄存器中的前6个args，因此内存中唯一的i将位于main＆＃39; s堆栈框架。

此外，在AMD64代码中，j[3]可能是返回地址的上半部分（或保存的％rbp），如果j[]位于其中一个没有间隙的地方之下。（指针是64位，int仍然是32位。）j[2]，第一个越界元素，将别名到低32位（在英特尔术语中称为低dword，其中a＆＃34 ; word＆＃34;是16位。）

最好的希望是使用未优化的32位代码

使用没有register-args的调用约定。（例如x86 32bit SysV ABI。另请参阅x86代码wiki）。

在这种情况下，您的堆栈将如下所示：

# 32bit stack-args calling convention, unoptimized code higher addresses ^^^^^^^^^^^^ | argv | ------------ | argc | ------------------- | main's ret addr | ------------------- | ... | | main()'s local variables and stuff, layout decided by the compiler | ... | ------------ | i | # function arg ------------ <-- 16B-aligned boundary for the first arg, as required in the ABI | ret addr | ------------ <--- esp pointer on entry to the function |saved ebp | # because gcc -m32 -O0 uses -fno-omit-frame-pointer ------------ <--- ebp after mov ebp, esp (part of no-omit-frame-pointer) unpredictable amount of padding, up to the compiler. (likely 0 bytes in this case) but actually not: clang 3.5 for example makes a copy of it's arg (`i`) here, and puts j[] right below that, so j[2] or j[5] will work ------------ | j[1] | ------------ | j[0] | ------------ | | vvvvvvvvvvvv Lower addresses. (The wikipedia diagram is upside-down, IMO: it has low addresses at the top).

8字节j数组有可能放在push ebp写入的值的正下方，没有间隙。这将使j[0] 16B对齐，尽管没有要求或保证本地数组具有任何特定的对齐。（在AMD64 SysV ABI中，C99可变长度数组是16B对齐的除外。我不记得有非可变长度数组的保证，但我没有检查。）

如果函数保存了任何其他调用保留的寄存器（如ebx）以便它可以使用它们，那些保存的寄存器将在保存的ebp之前或之后，用于本地的空间。< / p>
j[4] 可能在32位代码中工作，例如@EOF建议。我假设他按照我的相同推理到达了4，但忘了提到它只适用于32位代码。

看着asm：

当然，真正发生的事情要好于所有猜测和挥手。

我使用-xc -O0 -Wall -fverbose-asm -m32将您的函数放在Godbolt compiler explorer上，使用最早的gcc版本（4.4.7）。 -xc将编译为C，而不是C ++。

my_f: push ebp # mov ebp, esp #, sub esp, 40 #, # no idea why it reserves 40 bytes. clang 3.5 only reserves 24 mov DWORD PTR [ebp-16], 99 # j[0] mov DWORD PTR [ebp-12], 100 # j[1] mov edx, DWORD PTR [ebp+0] ###### This is the j[4] load mov eax, OFFSET FLAT:.LC0 # put the format string address into eax mov DWORD PTR [esp+4], edx # store j[4] on the stack, to become an arg for printf mov DWORD PTR [esp], eax # store the format string call printf # leave ret

所以gcc将j放在ebp-16，而不是我猜到的ebp-8。 j[4]获取已保存的ebp。 i位于j[6]，堆栈上方多8个字节。

请记住，我们在这里学到的只是gcc 4.4在-O0发生的事情。没有规则表示j[6]将引用在任何其他设置上保留i副本的位置，或者包含不同周围代码的位置。

如果您想从编译器输出中学习asm，请至少从-Og或-O1查看asm。 -O0在每个语句之后将所有内容存储到内存中，因此它非常嘈杂/臃肿，这使得它更难以遵循。根据您想要学习的内容，-O3是好的。显然，您必须编写使用输入参数而不是编译时常量执行某些操作的函数，因此它们不会进行优化。请参阅How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?（特别是指向Matt Godbolt的CppCon2017演讲的链接）以及x86标签wiki中的其他链接。

clang 3.5

如图所示，将i从arg插槽复制到本地。虽然它调用printf时，它会再次从arg槽复制，而不是复制到自己的堆栈帧中。

Answer 2

理论上你是对的，但实际上它取决于很多问题。这些是例如调用约定，操作系统类型和版本，以及编译器类型和版本。您只能通过查看代码的最终反汇编来具体说明。

激活记录 - C.

2 个答案:

最好的希望是使用未优化的32位代码

看着asm：