Gcc 为堆栈变量的扩展对齐生成的程序集

我正在深入研究使用扩展对齐的基于堆栈的变量的代码汇编。这是代码的较小版本

struct Something {
    Something();
};

void foo(Something*);

void bar() {
    alignas(128) Something something;
    foo(&something);
}

当使用clang 8.0编译时，会生成以下代码（）

gcc的早期版本会产生以下结果（）。从gcc 8.1开始，两者产生相同的代码

bar():
        lea     r10, [rsp+8]
        and     rsp, -128
        push    QWORD PTR [r10-8]
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        push    r10
        sub     rsp, 232
        lea     rax, [rbp-240]
        mov     rdi, rax
        call    Something::Something() [complete object constructor]
        lea     rax, [rbp-240]
        mov     rdi, rax
        call    foo(Something*)
        nop
        add     rsp, 232
        pop     r10
        pop     rbp
        lea     rsp, [r10-8]
        ret

---

我对x86不太熟悉，只是出于好奇——这两段代码中到底发生了什么？编译器是否使用std:：align（）之类的技巧，将堆栈上变量

something

的当前堆栈位置四舍五入到128的倍数？

这里没有什么神奇之处。逐行：

bar():                                # @bar()
        push    rbp ; preserve base pointer
        mov     rbp, rsp ; set base poiner
        and     rsp, -128 ; Anding with -128 aligns it on 128 boundary
        sub     rsp, 128 ; incrementing stack grows down, incrementing it gives us the space for new object
        mov     rdi, rsp ; address of the new (future) object is passed as an argument to the constructor, in %RDI
        call    Something::Something() [complete object constructor] # call constructor
        mov     rdi, rsp ; callee might have changed %RDI, so need to restore it
        call    foo(Something*) ; calling a function given it address of fully constructed object
        mov     rsp, rbp ; restore stack pointer
        pop     rbp ; restore base pointer
        ret

---

这里没有什么神奇的。逐行：

bar():                                # @bar()
        push    rbp ; preserve base pointer
        mov     rbp, rsp ; set base poiner
        and     rsp, -128 ; Anding with -128 aligns it on 128 boundary
        sub     rsp, 128 ; incrementing stack grows down, incrementing it gives us the space for new object
        mov     rdi, rsp ; address of the new (future) object is passed as an argument to the constructor, in %RDI
        call    Something::Something() [complete object constructor] # call constructor
        mov     rdi, rsp ; callee might have changed %RDI, so need to restore it
        call    foo(Something*) ; calling a function given it address of fully constructed object
        mov     rsp, rbp ; restore stack pointer
        pop     rbp ; restore base pointer
        ret

---

---

是的，

和rsp，-128

将堆栈指针对齐。它利用了堆栈在x86上向下扩展的事实。哦，这是有道理的-128是1…10000000，所以它在第8个0之后计算所有的0，导致数字是128的倍数。但是为什么早期版本的gcc做的不一样呢？您展示的两个版本的代码都有这样的功能。不同之处似乎在于，较旧的代码先对齐堆栈，然后设置堆栈帧，而较新的代码则按相反的顺序进行。@Jester它似乎也在使用一些其他常量，如232和240？在更高版本中，是否有责任在被调用方上设置堆栈框架？为什么？是的，3个寄存器在对齐后被推送，每个寄存器8个字节，总共24个字节。分配另一个232将使其达到256，这也是128字节对齐的。240来自设置

rbp

后发生的

push r10

的232+8字节。显然，此代码比较新的代码复杂，可能是编译器开发人员注意到并修复了它：）是的，

和rsp，-128

对齐堆栈指针。它利用了堆栈在x86上向下扩展的事实。哦，这是有道理的-128是1…10000000，所以它在第8个0之后计算所有的0，导致数字是128的倍数。但是为什么早期版本的gcc做的不一样呢？您展示的两个版本的代码都有这样的功能。不同之处似乎在于，较旧的代码先对齐堆栈，然后设置堆栈帧，而较新的代码则按相反的顺序进行。@Jester它似乎也在使用一些其他常量，如232和240？在更高版本中，是否有责任在被调用方上设置堆栈框架？为什么？是的，3个寄存器在对齐后被推送，每个寄存器8个字节，总共24个字节。分配另一个232将使其达到256，这也是128字节对齐的。240来自设置

rbp

后发生的

push r10

的232+8字节。显然，这段代码比较新的代码更复杂，可能是编译器开发人员注意到并修复了它：）明白了，读了@Jester的注释后，这部分现在就有意义了。为什么gcc的早期版本不这样做呢？@好奇的是，我看不出有什么不同。不同的编译器可以使用不同的codegen来获得相同的可观察结果。看起来在某种程度上，gcc的人认为他的codegen更好。@好奇：早期的gcc复制返回地址来制作一个完整的假堆栈框架，我认为这对一些奇怪的情况很有用。即使在没有用的时候也总是这样做，这是一个错过的优化。@PeterCordes我不认为我遵循了抱歉：（参见链接副本，明白了，在阅读了@Jester的评论后，这一部分现在有了意义。为什么gcc的早期版本不做同样的事情呢？@好奇的是，我看不出有太大的区别。不同的编译器可以使用不同的codegen来获得相同的可观察结果。看起来在某种程度上，gcc的人认为他的codegen更好@好奇：早期的gcc复制返回地址来制作一个完整的假堆栈框架，我认为这对一些奇怪的角落案例很有用。即使没有用，也总是这样做是一个遗漏的优化。@PeterCordes我不认为我遵循抱歉：（见链接副本