Question

如果我编译一个空的C函数

void nothing(void)
{
}

在MacOS上使用gcc -O2 -S（和clang），它会生成：

_nothing:
    pushq   %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    popq    %rbp
    ret

为什么gcc除了ret之外没有删除所有内容？这似乎是一个简单的优化，除非它真的做了一些事情（似乎不是，对我来说）。此模式（在开头按下/移动，在结尾处弹出）在其他非空函数中也可见，其中rbp未被使用。

在Linux上使用更新的gcc（4.4.5）我只看到了

nothing:
    rep
    ret

为什么rep？非空函数中不存在rep。

Answer 1

为什么代表？

原因解释in this blog post。简而言之，直接跳转到单字节ret指令会破坏某些AMD处理器上的分支预测。而不是在nop之前添加ret，而是添加了一个无意义的前缀字节以保存指令解码带宽。

非空函数中没有代表。

引用我链接到的博客文章：“[rep ret]优先于简单的ret，当它是任何类型的分支的目标时，条件（{{ 1}}）或无条件（jne/je/...）“。
在空函数的情况下，jmp/call/...将成为ret的直接目标。在非空函数中，它不会是。

为什么gcc除了ret之外不会删除所有内容？

即使您已指定call，某些编译器也可能不会省略帧指针代码。至少使用gcc，您可以使用-O2选项明确告诉编译器省略它们。

Answer 2

正如这里所解释的：http://support.amd.com/us/Processor_TechDocs/25112.PDF，使用了一个双字节的近返回指令（即rep ret），因为在某些情况下，某些amd64处理器上的某些单字节返回值可能会被错误预测就像这个。

如果您使用gcc定位的处理器，您可能会发现可以生成单字节ret。 -mtune=nocona为我工作。

Answer 3

我怀疑很早，你的最后一个代码是一个错误。正如johnfound所说。第一个代码是因为所有C编译器必须始终遵循函数意味着的_cdecl调用约定（在英特尔，对不起，我不知道AT＆amp; T语法）：

功能定义

_functionA:
push   rbp
mov    rbp, rsp
;Some function
pop    rbp
ret

来电者：

call _functionA
sub esp, 0 ; Maybe if it zero, some compiler can strip it

为什么GCC总是遵循_cdecl调用约定而不遵循那个是废话，那就是编译器并不比高级汇编程序员更聪明。所以，它总是不惜一切代价遵循_cdecl。

Answer 4

也就是说，因为即使是所谓的“优化编译器”也太笨了，无法生成总是很好的机器代码。

他们无法生成比创作者生成更好的代码。

只要一个空函数是无意义的，他们可能根本就没有费心去优化它甚至检测这种非常特殊的情况。

虽然，单个“rep”前缀可能是一个bug。在没有字符串指令的情况下使用它什么都不做，但无论如何，在一些较新的CPU中它理论上可能会导致异常。（恕我直言）