x86_64汇编程序中RBP寄存器的用途是什么？

Question

所以我正在尝试学习一点装配，因为我需要它用于计算机体系结构类。 我写了一些程序，比如打印Fibonacci序列。

我认识到每当我编写一个函数时，我都会使用这三行（正如我从gcc生成的汇编代码与它的C等价物进行比较所学到的）：

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp
subq    $16, %rsp

我有2个问题：

1. 首先，为什么我需要使用%rbp ？ 使用%rsp是不是更简单，因为它的内容被移动到第二行的%rbp ？
2. 为什么我必须从%rsp减去任何东西？ 我的意思是它并不总是16 ，当我printf 7或8个变量时，我会减去24或28 。

我在虚拟机（4 GB RAM），Intel 64位处理器上使用Manjaro 64位

Answer 1

rbp是x86_64上的帧指针。 在生成的代码中，它获取堆栈指针（ rsp ）的快照，以便在对rsp调整时（即为局部变量保留空间或push值push送到堆栈），仍可从本地变量和函数参数访问与rbp的恒定偏移量。

许多编译器提供帧指针省略作为优化选项; 这将使生成的汇编代码相对于rsp访问变量，并将rbp释放为另一个用于函数的通用寄存器。

在GCC的情况下，我猜测你正在使用AT＆T汇编语法，那个开关是-fomit-frame-pointer 。 尝试使用该开关编译代码并查看您获得的汇编代码。 您可能会注意到，当访问相对于rsp而不是rbp值时，指针的偏移量会在整个函数中发生变化。

Answer 2

Linux使用System V ABI for x86-64（AMD64）架构; 有关详细信息 ，请参阅OSDev Wiki上的System V ABI 。

这意味着堆栈会逐渐减少 ; 较小的地址在堆栈中“更高”。 典型的C函数编译为

        pushq   %rbp        ; Save address of previous stack frame
        movq    %rsp, %rbp  ; Address of current stack frame
        subq    $16, %rsp   ; Reserve 16 bytes for local variables

        ; ... function ...

        movq    %rbp, %rsp  ; \ equivalent to the
        popq    %rbp        ; / 'leave' instruction
        ret

为局部变量保留的内存量始终是16个字节的倍数，以使堆栈保持对齐为16个字节。 如果局部变量不需要堆栈空间，则没有subq $16, %rsp或类似指令。

（注意，推送到堆栈的返回地址和前面的%rbp都是8个字节，总共16个字节。）

%rbp指向当前堆栈帧， %rsp指向堆栈顶部。 因为编译器知道函数内任何点上%rbp和%rsp之间的差异，所以可以自由地使用其中一个作为局部变量的基础。

堆栈框架只是本地函数的操场：当前函数使用的堆栈区域。

每当使用优化时，当前版本的GCC都会禁用堆栈帧。 这是有道理的，因为对于用C编写的程序，堆栈帧对调试最有用，但不是很多。 （但是，您可以使用例如-O2 -fno-omit-frame-pointer来保持堆栈帧，否则启用优化。）

虽然相同的ABI适用于所有二进制文件，但无论它们是用什么语言编写的，某些其他语言都需要堆栈帧来“展开”（例如，向当前函数的祖先调用者“抛出异常”）; 即，“展开”堆栈帧，可以中止一个或多个函数并将控制传递给某个祖先函数，而不会在堆栈上留下不需要的东西。

当省略堆栈帧 - 用于GCC的-fomit-frame-pointer ，函数实现基本上改变为

        subq    $8, %rsp    ; Re-align stack frame, and
                            ; reserve memory for local variables

        ; ... function ...

        addq    $8, %rsp
        ret

因为没有堆栈帧（ %rbp用于其他目的，并且它的值永远不会被推送到堆栈），所以每个函数调用只将返回地址推送到堆栈，这是一个8字节的数量，所以我们需要减去来自%rsp 8来保持它是16的倍数。（通常，从%rsp减去并添加到%rsp是8的奇数倍。）

函数参数通常在寄存器中传递。 有关详细信息，请参阅本答案开头的ABI链接，但简而言之，整数类型和指针在寄存器%rdi ， %rsi ， %rdx ， %rcx ， %r8和%r9 %rcx ，并带有浮点参数%xmm0到%xmm7寄存器。

在某些情况下，你会看到rep ret而不是rep 。 不要混淆：在rep ret意味着同样的事情为ret ; rep前缀虽然通常与字符串指令（重复指令）一起使用，但在应用于ret指令时不执行任何操作。 只是某些AMD处理器的分支预测器不喜欢跳转到ret指令，推荐的解决方法是在那里使用rep ret 。

最后，我省略了堆栈顶部上方的红色区域 （地址小于%rsp的128个字节）。 这是因为它对于典型的函数并不真正有用：在普通的has-stack-frame情况下，你需要你的本地东西在堆栈框架内，以便进行调试。 在omit-stack-frame的情况下，堆栈对齐要求已经意味着我们需要从%rsp减去8，因此包含该减法中局部变量所需的内存不需要任何成本。