汇编及C/C++汇编调用约定讲解

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> C++内存模型以及寄存器指针rsp和rbp

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汇编及C/C++汇编调用约定讲解
- 专栏目录（文章在更新中）
- 1. 先放一张内存模型的图
- 2. gcc 命令参数
- 3. 示例代码
- 4. 生成
- 5. gdb 调试
- 6. 进入函数时 rsp 指针的偏移
- 3. main函数中 rsp 指针的偏移
- - 4. 进入 fn() 函数中
  - 此后内容与在 main() 函数中的讲述基本相同

学C++的时候跨过来的, 这个也磕磕绊绊拖了好长时间, 上手比较费劲, 大概整理了一下用到的东西.

1. 先放一张内存模型的图

2. gcc 命令参数

控制何时停止从C语言文件产生可执行文件的过程
- -E Preprocess only; do not compile, assemble or link.
- -S Compile only; do not assemble or link.
- -c Compile and assemble, but do not link.
- -o <file> Place the output into file.
优化级别
- -O0：不做任何优化，默认的编译选项。
- -O1：优化会消耗更多的编译时间，它主要对代码的分支，常量以及表达式等进行优化。
- -O2：会尝试更多的寄存器级的优化以及指令级的优化，它会在编译期间占用更多的内存和编译时间。
- -O3：在O2的基础上进行更多的优化。
- -Os：相当于-O2.5。是使用了所有-O2的优化选项，但又不缩减代码尺寸的方法。

3. 示例代码

 int fn(int a, int b){int rsp_move = 4;int c = a + b;return c;}int main() {int a = 1;int b = 2;int c = fn(a, b);return 0;}

4. 生成

gcc t.c -o t.s -m32 -S -O0
在此从gcc得到未经编译优化的汇编文件
汇编代码（为了简洁删去了一些行）：

   .file   "t.c".text.globl  fn.type fn, @function
fn:endbr32pushl %ebpmovl    %esp, %ebpsubl  $16, %espmovl   $4, -8(%ebp)movl    8(%ebp), %edxmovl   12(%ebp), %eaxaddl  %edx, %eaxmovl  %eax, -4(%ebp)movl  -4(%ebp), %eaxleaveret.globl    main.type   main, @function
main:endbr32pushl   %ebpmovl    %esp, %ebpsubl  $16, %espmovl   $1, -12(%ebp)movl   $2, -8(%ebp)pushl   -8(%ebp)pushl   -12(%ebp)call   fnaddl  $8, %espmovl    %eax, -4(%ebp)movl  $0, %eaxleaveret

因为这是依赖于gcc的汇编代码，所以这里对其进行一些修改，让其可以通过汇编器编译
函数结束时，通常在发出ret指令前通过以下指令清理栈：
```
movl %ebp, %esp
popl %ebp
# ret
```
但是，gcc输出只包括指令leave，这条指令只是上面两条指令的组合

  .section .data.section .text.globl _start  _start:pushl $2pushl $1call fnmovl %eax, %ebxmovl $1, %eaxint  $0x80.type   fn, @function
fn:pushl    %ebpmovl    %esp, %ebpsubl  $16, %espmovl   $4, -8(%ebp)movl    8(%ebp), %edxmovl   12(%ebp), %eaxaddl  %edx, %eaxmovl  %eax, -4(%ebp)movl  -4(%ebp), %eaxmovl %ebp, %esppopl %ebpret

as t.s -o t.o --32 --gstabs
ld t.o -o t -m elf_i386

5. gdb 调试

6. 进入函数时 rsp 指针的偏移

在此之前先提一下push和mov的区别：
- push指令可以分解为两条更基本的汇编指令:
  sub $指针移动长度 %rsp # 栈指下移
  mov 源数据（%rsp） # 推入数据至栈顶
  使用push时，栈指针同时会移动到此入栈数据的地址上，数据不会被覆盖掉
- 当使用mov将数据移入栈中时，如果栈指针在此地址之上，那么这个数据是无意义的，随时可能被覆盖
栈指针的偏移并不一定是局部变量，例如在进行文件读取时，提前为读取出的两个文件描述符预留了位置
```
.equ ST_SIZE_RESERVE, 8
.equ ST_FD_IN, -4
.equ ST_FD_OUT, -8
```
之后使用mov就可以保存这两个文件描述符
```
# 保存返回的文件描述符
movl %eax, ST_FD_IN(%ebp)
movl %eax, ST_FD_OUT(%ebp)
```

# 后边还没改完

3. main函数中 rsp 指针的偏移

在 AT&T 汇编风格中sub $0x10, %rsp表示 rsp 寄存器指针向下偏移 16
通过x /12x $rsp 查看和访问寄存器 rsp 及 rsp 之后的变量(x 命令使用方法见下图)
换十进制输出内存中的数据, 可见是a 和 b, 所以 rsp 指针偏移给局部变量留出了空间(开头那个图)

4. 进入 fn() 函数中

再进入 rsp_m() 函数中, 观察寄存器监视器可见此时 rsp 和 sbp 地址相同, 这是因为 rsp_m() 函数中没有局部变量, 所以 rsp 指针不需要向下偏移来为变量留出空间

此后内容与在 main() 函数中的讲述基本相同

返回到fn()函数查看此时寄存器 rsp 和 rbp

可见函数 rbp 后的地址的内容是<main() + 40>, 即需要返回的地址, rsp 后也是变量的地址(开头那个图)

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