Assembly 系统V ABI-AMD64-GCC组件中的堆栈对齐

对于下面的C代码，GCC x86-64 10.2来自我在下面进一步粘贴的emits程序集

一条指令是

subq$40，%rsp

。问题是，为什么从

%rsp

中减去40字节不会使堆栈错位？ 我的理解是：

• 就在调用foo之前，堆栈是16字节对齐的

• callfoo

  在堆栈上放置一个8字节的返回地址，因此堆栈未对齐
• 但是

  pushq%rbp

  在

  foo

  的开始处将另外8个字节放在堆栈上，因此它再次对齐16个字节
• 因此，堆栈在subq$40之前对齐16字节，%rsp。因此，将

  %rsp

  减少40个字节必须中断对齐

显然，GCC在保持堆栈对齐方面发出了有效的程序集，所以我肯定遗漏了什么

（我试着用叮当声替换GCC，叮当声会发出48美元的subq，%rsp——正如我直觉所预期的那样。）

那么，我在GCC生成的程序集中缺少了什么呢？它如何保持堆栈16字节对齐

intbar（inti）{return i；}
int foo（int p0、int p1、int p2、int p3、int p4、int p5、int p6）{
整数和=p0+p1+p2+p3+p4+p5+p6；
返回条（总和）；
}
int main（）{
返回foo（0,1,2,3,4,5,6）；
}

条：
pushq%rbp
movq%rsp，%rbp
移动%edi，-4（%rbp）
movl-4（%rbp），%eax
popq%rbp
ret
傅：
pushq%rbp
movq%rsp，%rbp
subq$40，%rsp
移动百分比edi，-20（%rbp）
移动%esi，-24（%rbp）
移动%edx，-28（%rbp）
移动%ecx，-32（%rbp）
动产%r8d，-36（%rbp）
移动%r9d，-40%（rbp）
movl-20（%rbp），%edx
movl-24（%rbp），%eax
添加%eax，%edx
movl-28（%rbp），%eax
添加%eax，%edx
movl-32（%rbp），%eax
添加%eax，%edx
movl-36（%rbp），%eax
添加%eax，%edx
movl-40（%rbp），%eax
添加%eax，%edx
movl 16（%rbp），%eax
添加%edx，%eax
移动百分比eax，-4（%rbp）
movl-4（%rbp），%eax
移动%eax，%edi
呼叫栏
离开
ret
主要内容：
pushq%rbp
movq%rsp，%rbp
普什克6美元
movl$5，%9d南非兰特
movl$4，%8d南非兰特
movl$3，%ecx
movl$2，%edx
movl$1，%esi
movl$0，%edi
打电话给福
加成$8，%rsp
离开
ret

16字节对齐的目的是，如果函数需要对齐的局部变量，则在当前级别以下的任何级别调用的函数都不必担心对齐堆栈

如果没有ABI保证，每个需要这个的函数都必须

和
堆栈指针加上一些值，以确保它正确对齐，比如：

and %rsp, $0xfffffffffffffff0

但是，在这种特殊情况下，没有理由需要这样做，
bar（）
函数是一个leaf函数，这意味着编译器完全了解其级别或更低级别的任何对齐要求（它没有局部变量，也没有调用函数，因此没有要求）

foo（）
函数也没有下面的要求，因为它调用的唯一东西是
bar（）
。它似乎也在决定，它自己的本地人也不需要这种水平的对齐

即使从直接翻译单元外部调用了
bar（）
或
foo（）
（而且它们可以是，因为它们没有标记为
static
），这也不会改变它们不需要对齐的事实

例如，
bar
位于一个单独的翻译单元中，或者它调用了其他函数，但无法确定是否需要对齐，则情况会有所不同

这意味着，
gcc
不完全了解其对齐要求。事实上，如果您注释掉godbolt中的
条
定义行（有效地隐藏了定义），您将看到行的更改：

// int bar(int i) { return i; }
   --> subq $48, %rsp             ; no longer $40


另一方面，尽管16字节对齐在本例中在技术上不是必需的，但我认为它可能会使
gcc
使用SystemV AMD64 ABI的说法无效。该ABI中似乎没有允许这种偏差的内容，文本（）表示（稍加解释，并用粗体）：

输入参数区域的末端应在16字节边界上对齐（如果堆栈上传递了
\uuuum256
，则为32字节）。换句话说，当控制转移到函数入口点时，值
%rsp+8
始终是16（或32）的倍数。堆栈指针
%rsp
始终指向最新分配的堆栈帧的末尾

在解释这一点时，似乎没有多少余地，以任何方式使观察到的行为兼容，即使已知在这种情况下不会造成问题

是否有人认为重要到足以让人担心的程度超出了这个答案的范围，我对这一点不作任何判断：-）
有趣的发现。显然，编译器认为
bar
不需要堆栈对齐，因此不需要麻烦。如果将其设置为
extern内部条（inti）
则堆栈将正确对齐。此外，如果您更改
条
，则它确实需要对齐，例如，因为它本身调用了另一个函数，编译器也会注意到这一点。我对在
-O0
中进行的此优化感到好奇。显然，这是GCC中默认的ipa堆栈对齐功能。在GCC版本>=9.0中，您可以使用
-fipa堆栈对齐
和
-fno-ipa堆栈对齐
打开/关闭它。将输出与GCC中的on/off选项进行比较：函数是否可以调用f