为什么我的缓冲区在堆栈上分配的内存比我要求的多？

Question

这是我的源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 500

int main(int argc, char** argv)
{
        if (argc != 2)
                exit(1);
        char str[MAX];
        strcpy(str, argv[1]);
        return 0;
}

我disas使用并得到了以下结果main：gdb

Dump of assembler code for function main:
   0x0000000000001145 <+0>:     push   %rbp
   0x0000000000001146 <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x0000000000001149 <+4>:     sub    $0x210,%rsp
   .
   .
   .
End of assembler dump.

这里值得注意的是：

0x0000000000001149 <+4>: sub $0x210,%rsp

我的问题是-
为什么会出现$0x210（528 字节），而它应该是$0x1f4（500 字节），正如我所要求的？

Answer 1

我猜你正在使用 gcc 并在没有优化的情况下进行编译，就像这样 (godbolt)。

这里发生了一些事情：

首先，在不进行优化的情况下进行编译时，编译器会尝试确保每个局部变量在内存中都有一个地址，以便调试器可以轻松地检查或修改它。这包括函数参数，这些参数在 x86-64 上以其他方式在寄存器中传递。因此编译器需要分配额外的堆栈空间，其中argc和argv参数可以“溢出”。您可以在程序集的第 5 行和第 6 行看到溢出：

        movl    %edi, -516(%rbp)
        movq    %rsi, -528(%rbp)

如果您仔细观察，您可能会注意到，编译器通过将argc(from %edi) 放置在原本可用的地址-516(%rbp)处，浪费了 4 个字节。-520(%rbp)还不完全清楚为什么，但毕竟它没有优化！这样我们就得到了 516 字节。

另一个问题是 x86-64 ABI 需要 16 字节堆栈对齐；请参阅为什么 x86-64 / AMD64 System V ABI 强制执行 16 字节堆栈对齐？。在这种情况下，长话短说，这意味着我们的堆栈调整需要是 16 字节的倍数。（返回地址和推送地址rbp会再添加 16 个字节，这不会干扰这种对齐。）因此，我们的 516 必须向上舍入到下一个 16 的倍数，即 528。

如果编译器更加小心，没有浪费 和 之间的 4 个字节argc，argv我们可能只得到 512 个字节。不过，使用 528 的好处之一是缓冲区str最终以 16 字节对齐。这对于 的数组来说不是必需的char，其最小对齐方式仅为 1，但它可以提高字符串函数（例如strcpy使用快速 SIMD 算法）的效率。我不确定编译器是故意这样做还是只是巧合。