Question

在问题Compilers: Understanding assembly code generated from small programs中，编译器使用两个局部变量而不调整堆栈指针。

不调整 RSP 以使用局部变量似乎不是中断安全，因此编译器似乎依赖于硬件在发生中断时自动切换到系统堆栈。否则，出现的第一个中断会将指令指针推入堆栈并覆盖本地变量。

该问题的代码是：

#include <stdio.h>

int main()
{
    for(int i=0;i<10;i++){
        int k=0;
    }
}

该编译器生成的汇编代码为：

00000000004004d6 <main>:
  4004d6:       55                      push   rbp
  4004d7:       48 89 e5                mov    rbp,rsp
  4004da:       c7 45 f8 00 00 00 00    mov    DWORD PTR [rbp-0x8],0x0
  4004e1:       eb 0b                   jmp    4004ee <main+0x18>
  4004e3:       c7 45 fc 00 00 00 00    mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x0
  4004ea:       83 45 f8 01             add    DWORD PTR [rbp-0x8],0x1
  4004ee:       83 7d f8 09             cmp    DWORD PTR [rbp-0x8],0x9
  4004f2:       7e ef                   jle    4004e3 <main+0xd>
  4004f4:       b8 00 00 00 00          mov    eax,0x0
  4004f9:       5d                      pop    rbp
  4004fa:       c3                      ret

本地变量i位于[rbp-0x8]而k位于[rbp-0x4]。

有人可以解释这个中断问题吗？硬件确实切换到系统堆栈吗？怎么样？我理解错了吗？

Answer 1

这是x86-64 ABI所谓的“红区”。来自wikipedia的摘要：

在计算中，红色区域是函数堆栈帧中超出当前堆栈指针的固定大小区域，该区域不被该函数保留。被调用函数可以使用红色区域来存储局部变量，而无需修改堆栈指针的额外开销。中断/异常/信号处理程序不会修改此内存区域。 System V使用的x86-64 ABI要求一个128字节的红色区域，它直接从堆栈指针的当前值开始。

在64位Linux用户代码中，只要使用不超过128个字节就可以了。它是叶函数最突出的优化，即不调用其他函数的函数，

如果您使用-mno-red-zone选项将示例程序编译为带有 GCC （或兼容编译器）的64位Linux程序，您将看到如下代码：< / p>

main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16;     <<============  Observe RSP is now being adjusted.
        mov     DWORD PTR [rbp-4], 0
.L3:
        cmp     DWORD PTR [rbp-4], 9
        jg      .L2
        mov     DWORD PTR [rbp-8], 0
        add     DWORD PTR [rbp-4], 1
        jmp     .L3
.L2:
        mov     eax, 0
        leave
        ret

可以在此godbolt.org链接中观察到此代码生成。

对于32位Linux用户程序，不调整堆栈指针是一件坏事。如果您要将问题中的代码编译为32位代码（使用-m32选项）main将出现如下代码：

main:
        push    ebp
        mov     ebp, esp
        sub     esp, 16;     <<============  Observe ESP is being adjusted.
        mov     DWORD PTR [ebp-4], 0
.L3:
        cmp     DWORD PTR [ebp-4], 9
        jg      .L2
        mov     DWORD PTR [ebp-8], 0
        add     DWORD PTR [ebp-4], 1
        jmp     .L3
.L2:
        mov     eax, 0
        leave
        ret

可以在此gotbolt.org链接中观察到此代码生成。

编译器使用局部变量而不调整RSP

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