The Linux 使用的 x86-64 ABI(以及其他一些操作系统,尽管值得注意的是notWindows(有自己不同的 ABI)在堆栈指针下方定义了一个 128 字节的“红色区域”,保证信号或中断处理程序不会触及该区域。 (参见图 3.3 和§3.2.2。)
因此,叶子函数(即不调用其他任何东西的函数)可以使用该区域来完成它想要的任何事情 - 它不会做任何像call
这会将数据放置在堆栈指针处;并且任何信号或中断处理程序都将遵循 ABI,并在存储任何内容之前将堆栈指针至少再减少 128 个字节。
(较短的指令编码可用于带符号的 8 位位移,因此红色区域的要点是它增加了叶函数可以使用这些较短的指令访问的本地数据量。)
这就是这里发生的事情。
但是......这段代码没有利用那些较短的编码(它使用的是来自rbp
而不是rsp
)。为什么不?也算是节省了edi
and rsi
完全没有必要——你问为什么它可以节省edi
代替rdi
,但为什么它要保存它呢?
答案是编译器正在生成非常糟糕的代码,因为没有启用优化。如果您启用任何优化,您的整个功能可能会崩溃为:
mov eax, 0
ret
因为这确实是它需要做的全部:buffer[]
是本地的,因此对其所做的更改永远不会对其他任何东西可见,因此可以进行优化;除此之外,该函数所需要做的就是返回 0。
所以,这是一个更好的例子。这个函数完全是无稽之谈,但是使用了一个类似的数组,同时做了足够的事情来确保事情不会全部被优化掉:
$ cat test.c
int foo(char *bar)
{
char tmp[256];
int i;
for (i = 0; bar[i] != 0; i++)
tmp[i] = bar[i] + i;
return tmp[1] + tmp[200];
}
经过一些优化编译后,您可以看到红色区域的类似用途,
但这次它确实使用了来自的偏移量rsp
:
$ gcc -m64 -O1 -c test.c
$ objdump -Mintel -d test.o
test.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <foo>:
0: 53 push rbx
1: 48 81 ec 88 00 00 00 sub rsp,0x88
8: 0f b6 17 movzx edx,BYTE PTR [rdi]
b: 84 d2 test dl,dl
d: 74 26 je 35 <foo+0x35>
f: 4c 8d 44 24 88 lea r8,[rsp-0x78]
14: 48 8d 4f 01 lea rcx,[rdi+0x1]
18: 4c 89 c0 mov rax,r8
1b: 89 c3 mov ebx,eax
1d: 44 28 c3 sub bl,r8b
20: 89 de mov esi,ebx
22: 01 f2 add edx,esi
24: 88 10 mov BYTE PTR [rax],dl
26: 0f b6 11 movzx edx,BYTE PTR [rcx]
29: 48 83 c0 01 add rax,0x1
2d: 48 83 c1 01 add rcx,0x1
31: 84 d2 test dl,dl
33: 75 e6 jne 1b <foo+0x1b>
35: 0f be 54 24 50 movsx edx,BYTE PTR [rsp+0x50]
3a: 0f be 44 24 89 movsx eax,BYTE PTR [rsp-0x77]
3f: 8d 04 02 lea eax,[rdx+rax*1]
42: 48 81 c4 88 00 00 00 add rsp,0x88
49: 5b pop rbx
4a: c3 ret
现在让我们稍微调整一下,通过插入对另一个函数的调用,
以便foo()
不再是叶函数:
$ cat test.c
extern void dummy(void); /* ADDED */
int foo(char *bar)
{
char tmp[256];
int i;
for (i = 0; bar[i] != 0; i++)
tmp[i] = bar[i] + i;
dummy(); /* ADDED */
return tmp[1] + tmp[200];
}
现在红色区域无法使用,所以你看到的东西更像你
原本预期:
$ gcc -m64 -O1 -c test.c
$ objdump -Mintel -d test.o
test.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <foo>:
0: 53 push rbx
1: 48 81 ec 00 01 00 00 sub rsp,0x100
8: 0f b6 17 movzx edx,BYTE PTR [rdi]
b: 84 d2 test dl,dl
d: 74 24 je 33 <foo+0x33>
f: 49 89 e0 mov r8,rsp
12: 48 8d 4f 01 lea rcx,[rdi+0x1]
16: 48 89 e0 mov rax,rsp
19: 89 c3 mov ebx,eax
1b: 44 28 c3 sub bl,r8b
1e: 89 de mov esi,ebx
20: 01 f2 add edx,esi
22: 88 10 mov BYTE PTR [rax],dl
24: 0f b6 11 movzx edx,BYTE PTR [rcx]
27: 48 83 c0 01 add rax,0x1
2b: 48 83 c1 01 add rcx,0x1
2f: 84 d2 test dl,dl
31: 75 e6 jne 19 <foo+0x19>
33: e8 00 00 00 00 call 38 <foo+0x38>
38: 0f be 94 24 c8 00 00 movsx edx,BYTE PTR [rsp+0xc8]
3f: 00
40: 0f be 44 24 01 movsx eax,BYTE PTR [rsp+0x1]
45: 8d 04 02 lea eax,[rdx+rax*1]
48: 48 81 c4 00 01 00 00 add rsp,0x100
4f: 5b pop rbx
50: c3 ret
(注意tmp[200]
在第一种情况下位于带符号的 8 位位移范围内,但不在本例中。)