x86-64 порядок передачи параметров в регистрах

Question

Мне интересно узнать о процедуре передачи параметров в среде x86-64, и поэтому я написал фрагмент кода.

//a.c
extern int shared;
int main(){
    int a=100;
    swap(&a, &shared);
}
//b.c
int shared=1;
void swap(int* a, int* b){
    *a ^= *b ^= *a ^= *b;
}

Я компилирую два файла, используя следующие команды: gcc -c -fno-stack-protector a.c b.c Тогда я objdump -d a.o, чтобы проверить код разборки .o.

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
   8:   c7 45 fc 64 00 00 00    movl   $0x64,-0x4(%rbp)
   f:   48 8d 45 fc             lea    -0x4(%rbp),%rax
  13:   be 00 00 00 00          mov    $0x0,%esi
  18:   48 89 c7                mov    %rax,%rdi
  1b:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  20:   e8 00 00 00 00          callq  25 <main+0x25>
  25:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  2a:   c9                      leaveq 
  2b:   c3                      retq

Из-за моей рабочей среды Ubuntu 16.04 x86-64 мне было трудно понять порядок передачи параметра.

На мой взгляд, соглашение о вызовах по умолчанию здесь fastcall, и поэтому параметры передаются из справа налево .

Я знаю из руководства x86-64 System V ABI, что rdi и rsi используются для передачи первых двух параметров

Однако, согласно коду разборки, rdi отвечает за var a, который является параметром слева, то есть это должен быть второй параметр.

Может ли кто-нибудь помочь мне указать на мою ошибку?

Answer 1

Ваша идея первого / второго неверна. Отсчет начинается слева.

Кроме того, у вашего кода есть некоторые проблемы, по крайней мере:

1. Вы вызываете swap без объявления / прототипа, поэтому GCC решил генерировать код, который работал бы, если бы это была функция с переменным числом (сохранение 0 в %rax). .

2. Определение swap - это куча неопределенного поведения.

Answer 2

Аргументы пронумерованы слева направо (спасибо @R. За то, что вы заметили, что это действительно ваше замешательство; я думал, что вы говорили о порядке инструкций asm, и пропустил последний абзац вопрос.)

Выглядит нормально для меня. Когда выполняется инструкция call swap,

• rdi содержит указатель на a (локальный в стеке), установленный
  lea -0x4(%rbp),%rax и mov %rax,%rdi.

  (вместо lea в rdi, потому что вы не включили оптимизацию.)

• rsi содержит указатель на shared, настроенный на mov $shared,%esi
• al содержит 0, потому что вы не определили или не создали прототип функции перед ее вызовом. (GCC должен был предупредить вас об этом даже без -Wall)

Демонтаж .o показывает $shared как 0, потому что он еще не связан, так что это заполнитель (и смещение 0) от символа. Используйте objdump -drwC, чтобы увидеть символы перемещения. (Мне также нравится -Mintel вместо синтаксиса AT & T.)

Также проще посмотреть на вывод asm компилятора, где вместо числа и ссылки на символ вы увидите $shared. См. Как удалить «шум» из вывода сборки GCC / clang? .

---

Неважно, какие регистры порядка записываются, только их значение при входе в вызываемую функцию. То же самое для аргументов стека: если компилятор решит использовать mov для записи аргументов в стек, он может сделать это в любом порядке.

Только если вы решите использовать push, вам нужно идти справа налево, чтобы оставить первый (самый левый) аргумент по самому низкому адресу, как того требуют все основные соглашения о вызовах C для аргументов, которые не ' t передано в регистрах (если есть).

Этот порядок справа налево может быть причиной, по которой gcc -O0 (без оптимизации, плюс антиоптимизация для отладки) выбирает регистры в этом порядке, даже если это не имеет значения.

---

Кстати, xor-swap бесполезен и бессмыслен, даже если он реализован правильно без UB. ( Существуют ли точки последовательности в выражении a ^ = b ^ = a ^ = b или оно не определено? ).

if(a==b) { *a = *b = 0; } else { int tmp = *a; *a=*b; *b=tmp; } - более эффективный своп, который сохраняет поведение безопасного xor-swap обнуления, если оба указателя относятся к одному и тому же объекту. Я полагаю, вы хотите этого? Зачем еще использовать xor-swap?

Генерируемый компилятором asm для любого из них будет в основном плохим, если вы не включите оптимизацию, как код для main отстой по той же причине. И если вы это сделаете, swap часто может быть встроенным и содержать ноль инструкций, или просто стоит до 3 mov инструкций между регистрами; иногда меньше. (Компилятор может просто изменить распределение регистров и решить, что a и b теперь находятся в противоположных регистрах.)