x86-64 在寄存器中传递参数的顺序

Question

我对 x86-64 环境中的参数传递过程很好奇，因此我写了一段代码。

//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;
}

我使用以下命令编译两个文件： gcc -c -fno-stack-protector a.c b.c 然后我objdump -d a.o检查ao的反汇编代码。

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

由于我的工作环境是Ubuntu 16.04 x86-64，我发现很难理解传递参数的顺序。

在我看来，默认调用约定在fastcall这里，因此参数是从右向左传递的。

我从 x86-64 System V ABI 手册中知道rdi和rsi用于传递前两个参数

但是，根据反汇编代码，rdi负责var a，这是左侧的参数，这意味着它应该是第二个参数。

有人可以帮我指出我的错误吗？

Answer 1

参数从左到右编号（归功于@R.，发现这是您真正的困惑；我以为您在谈论 asm 指令的顺序，并且错过了问题的最后一段。）

对我来说看起来很正常。当call swap指令运行时，

• rdi保存一个指向（堆栈上的本地）的指针，由和a设置。
  lea -0x4(%rbp),%raxmov %rax,%rdi

  （而不是仅仅lea进入rdi，因为您没有启用优化。）

• rsi保存一个指向 的指针shared，设置为mov $shared,%esi
• al成立是0因为您在调用函数之前没有定义该函数或对其进行原型设计。（即使没有 ，gcc 也应该警告你这一点-Wall）

反汇编显示.o为$shared0，因为它尚未链接，因此它是符号的占位符（和 0 偏移量）。用于objdump -drwC查看重定位符号。（我-Mintel也喜欢，而不是 AT&T 语法。）

同样更容易查看的是编译器的 asm 输出，您将在其中看到$shared而不是数字和符号引用。请参阅如何从 GCC/clang 程序集输出中消除“噪音”？。

写入寄存器的顺序并不重要，重要的是它们在进入被调用函数时的值。

堆栈参数也是如此：如果编译器选择将mov参数写入堆栈，它可以按任何顺序执行。

仅当您选择使用时，push您才必须从右向左将第一个（最左边的）参数保留在最低地址，这是所有主流 C 调用约定所要求的，对于未在寄存器中传递的参数（如果任何）。

这种从右到左的顺序可能就是为什么gcc -O0（没有优化，加上调试的反优化）选择按该顺序设置寄存器，即使它并不重要。

顺便说一句，即使在没有 UB 的情况下正确实现，xor-swap 也是无用且毫无意义的。（表达式 a^=b^=a^=b 中是否存在序列点，或者是否未定义？）。

if(a==b) { *a = *b = 0; } else { int tmp = *a; *a=*b; *b=tmp; }是一种更有效的交换，如果两个指针都指向同一个对象，则它保留归零的安全异或交换的行为。我想你想要那个？否则为什么要使用异或交换？

如果您不启用优化，编译器生成的 asm 基本上都会很糟糕，就像出于main同样原因的代码很糟糕一样。如果这样做，通常可以内联并且为零指令，或者在寄存器之间swap花费最多 3条指令；mov有时更少。（编译器可以更改其寄存器分配并决定a和b现在位于相反的寄存器中。）