Question

当我做作业时，我偶然发现x86上使用GCC的-fomit-frame-pointer有些奇怪的事。
看下面的代码（这看起来很废话，但不知何故与我如何发现问题有关）

#include <stdio.h>

void foo(void);

int main()
{
    foo();
    return 0;
}

void foo()
{
    printf("0x%x\n", *(unsigned char *)main);
}

使用-m64 -O1标志编译（启用-fomit-frame-pointer）时，反汇编如下所示

0000000000400500 <foo>:
  400500:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  400504:   0f b6 35 14 00 00 00    movzbl 0x14(%rip),%esi        # 40051f <main>
  40050b:   bf c4 05 40 00          mov    $0x4005c4,%edi
  400510:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  400515:   e8 c6 fe ff ff          callq  4003e0 <printf@plt>
  40051a:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  40051e:   c3                      retq   

000000000040051f <main>:
  40051f:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
  400523:   e8 d8 ff ff ff          callq  400500 <foo>
  400528:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  40052d:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
  400531:   c3                      retq

一切看起来都很好，因为％rbp根本没有出现。但是，当使用-m32 -O1标志编译代码（从gcc 4.6 -fomit-frame-pointer开始变为默认值并且我的是GCC 4.8.2）或甚至明确使用-fomit-frame-pointer时，反汇编如下所示

08048400 <foo>:
 8048400:   83 ec 1c                sub    $0x1c,%esp
 8048403:   0f b6 05 1e 84 04 08    movzbl 0x804841e,%eax
 804840a:   89 44 24 04             mov    %eax,0x4(%esp)
 804840e:   c7 04 24 c0 84 04 08    movl   $0x80484c0,(%esp)
 8048415:   e8 b6 fe ff ff          call   80482d0 <printf@plt>
 804841a:   83 c4 1c                add    $0x1c,%esp
 804841d:   c3                      ret    

0804841e <main>:
 804841e:   55                      push   %ebp
 804841f:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
 8048421:   83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
 8048424:   e8 d7 ff ff ff          call   8048400 <foo>
 8048429:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
 804842e:   c9                      leave  
 804842f:   c3                      ret

函数foo在32位和64位中看起来完全相同。但是，与64位的不同，main的前两个指令是（注意它是用-fomit-frame-pointer编译的）：

push %ebp
mov %esp, %ebp

类似于普通的x86代码经过几次实验，我发现如果main调用另一个函数，代码就像上面那个，如果main中没有函数调用，代码将类似于64位代码。

我知道这个问题可能看起来很奇怪，但我只是好奇为什么x86和x86_64代码之间存在这种差异，并且只存在main()函数。

Answer 1

据我所知，这与-fomit-frame-pointer无关 - 相反，它是堆栈对齐的结果。

main需要对齐堆栈（使用and $0xfffffff0, %esp），以便它调用的函数获得它们期望的对齐。这会破坏esp的旧值，因此必须保存并恢复，以便ret做正确的事。（执行ret时，esp必须指向进入main时的相同位置：即，保存在堆栈上的返回地址。 / p>

因此必须保存并恢复esp：为什么不对ebp这样的被调用者保存寄存器？事实上，ebp是一个不错的选择，因为有一条专门的指令leave，可以在movl %ebp, %esp/popl %ebp的末尾执行所需的main。

在x64上，可以在进入main时对齐堆栈，因此不需要对齐以及esp的保存和恢复。

main（）有时会在x86上使用-fomit-frame-pointer保持帧指针

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