x86_64:堆栈帧指针几乎没有用处吗？ Linux x86_64 gcc 5.x

我正在研究两个代码的输出，使用-fomit帧指针，不使用（默认情况下，“-O3”处的gcc启用该选项）

我的问题是: 如果我全局禁用该选项，即使是在极端情况下编译操作系统，也会有问题吗

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我知道中断会使用这些信息，所以该选项仅适用于用户空间吗？

编译器总是生成自一致的代码，因此禁用帧指针是可以的，只要您不使用外部/手工编写的代码对其进行一些假设（例如，通过依赖

rbp

的值）

中断不使用帧指针信息，它们可能使用当前堆栈指针来保存最小上下文，但这取决于中断类型和操作系统（硬件中断可能使用环0堆栈）。
有关这方面的更多信息，请参阅英特尔手册

关于帧指针的用途：
几年前，在编译了两个简单的例程并查看生成的64位汇编代码后，我遇到了与您相同的问题。
如果你不介意读很多我当时为自己写的笔记，就在这里

注意：询问某物的有用性是相对的。为当前主64位ABI编写汇编代码时，我发现自己使用的堆栈帧越来越少。然而，这只是我的编码风格和观点

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我喜欢使用帧指针，写函数的序言和尾声，但我也喜欢直接的不舒服的答案，所以我是这样看的：

是的，帧指针在x86_64中几乎没有用处

请注意，它并不是完全无用的，特别是对人类来说，但编译器不再需要它了。 为了更好地理解为什么我们首先有一个帧指针，最好回忆一下历史

返回实模式（16位）天 当Intel CPU仅支持“16位模式”时，对如何访问堆栈存在一些限制，尤其是该指令是（现在仍然是）非法的

因为

sp

不能用作基址寄存器。只有少数指定寄存器可用于此目的，例如

bx

或更著名的

bp

如今，这并不是每个人都关注的一个细节，但与其他基址寄存器相比，

bp

有一个优势，即它隐含地暗示了将

ss

用作段/选择器寄存器，就像

sp

的隐含用法一样（通过

push

，

pop

等），就像esp在后来的32位处理器上所做的那样。
即使您的程序分散在内存中，每个段寄存器都指向不同的区域，

bp

和

sp

的作用是相同的，毕竟这是设计者的意图

因此，通常需要堆栈帧，因此需要帧指针。

bp

有效地将堆栈划分为四个部分：参数区域、返回地址、旧bp（仅一个字）和局部变量区域。由用于访问的偏移量标识的每个区域：参数和返回地址为正，旧的

bp

为零，局部变量为负

扩展有效地址 随着Intel CPU的发展，添加了更广泛的32位寻址模式。
特别是可以将任何32位通用寄存器用作基址寄存器，这包括使用

esp

是这样的吗

mov eax, DWORD [esp+10h]

现在，堆栈帧和帧指针的使用似乎注定要结束。
很可能情况并非如此，至少在一开始是这样。
诚然，现在完全可以使用

esp

，但在上述四个区域中分离堆栈仍然有用，特别是对人类

如果没有帧指针，推送或弹出将改变参数或相对于

esp

的局部变量偏移量，从而形成乍一看不直观的代码。考虑如何用CDECL调用约定实现以下C例程：

void my_routine(int a, int b)
{  
    return my_add(a, b); 
}

无框架堆栈和有框架堆栈

my_routine:      
  push DWORD [esp+08h]
  push DWORD [esp+08h]
  call my_add
  ret

my_routine:
  push ebp
  mov ebp, esp

  push DWORD [ebp+0Ch]
  push DWORD [ebp+08h]
  call my_add
  
  pop ebp
  ret 

乍一看，第一个版本似乎两次推送相同的值。但是，它实际上推动两个独立的参数，因为第一次推动会降低esp，所以相同的有效地址计算会将第二次推动指向不同的参数

如果您添加局部变量（尤其是大量的局部变量），那么情况很快就会变得难以理解：

mov eax、[esp+0CAh]

是指局部变量还是指参数？对于堆栈框架，参数和局部变量的偏移量是固定的

即使是编译器最初也更喜欢使用帧基指针给出的固定偏移量。我首先看到gcc改变了这种行为。
在调试构建中，堆栈框架有效地增加了代码的清晰度，使（熟练的）程序员能够轻松地了解正在发生的事情，并且如注释中所指出的，使他们能够更轻松地恢复堆栈框架。
然而，现代编译器擅长数学，可以轻松地计算堆栈指针的移动，并从

esp

生成适当的偏移量，省略堆栈帧以加快执行

当CISC需要数据对齐时 在引入SSE指令之前，与他们的RISC兄弟相比，英特尔处理器从未向程序员提出过太多要求。
特别是，他们从未要求数据对齐，我们可以访问地址上的32位数据，而不是4的倍数，没有重大投诉（取决于DRAM数据宽度，这可能会导致延迟增加）。
SSE使用需要在16字节边界上访问的16字节操作数，如SIMD范例beco

void my_routine(int a, int b)
{  
    return my_add(a, b); 
}

my_routine:      
  push DWORD [esp+08h]
  push DWORD [esp+08h]
  call my_add
  ret

my_routine:
  push ebp
  mov ebp, esp

  push DWORD [ebp+0Ch]
  push DWORD [ebp+08h]
  call my_add
  
  pop ebp
  ret 

push rbp                   push rbp
mov rbp, rsp               mov rbp, rsp             

and spl, 0f0h              sub rsp, xxx
sub rsp, 10h*k             and spl, 0f0h