gcc x86调用约定

栈增长方向

在x86中,栈都是向下增长的.

其中带*号的指令并非实际存在的指令,只是演示作用.

GCC调用约定

GCC编译器规定了栈的使用方式,在x86上调用者和被调用者如何使用内存栈.

函数入口处

在执行完call指令后:

1. eip: 指向函数的第一条指令
2. esp+4: 指向第一个参数
3. esp: 指向返回地址

函数返回后

在执行完ret指令后:

1. eip: 指向返回地址
2. esp: 指向调用者入参后的地址
3. 栈上可能保留着被调用函数不用的参数
4. eax: 保存着返回值.如果是64位的返回值,则edx也会被使用到.
5. eax,edx,ecx可能会丢弃?(FC批注: 不是很理解)
6. 执行指令call时,%ebp,%ebx,%esi,%edi必须有值.

术语

1. %eax, %ecx, %edx 是调用者保存寄存器
2. %ebp, %ebx, %esi, %edi 是被调动者保存寄存器 FC批注: 这个术语不是很理解.

函数栈结构

只要不破坏Gcc的约定,函数可以做任何事情.

               +------------+   |
               | arg 2      |   \
               +------------+    >- previous function's stack frame
               | arg 1      |   /
               +------------+   |
               | ret %eip   |   /
               +============+   
               | saved %ebp |   \
        %ebp-> +------------+   |
               |            |   |
               |   local    |   \
               | variables, |    >- current function's stack frame
               |    etc.    |   /
               |            |   |
               |            |   |
        %esp-> +------------+   /

1. %esp可以向下增长,使得当前函数的可用栈变大.
2. %ebp指向保存上一个函数%ebp的内存地址.通过%ebp,我们可以遍历整个函数调用栈.
3. 函数入口通常指令为:

            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
   

   或者enter $0, $0.后面一种形式很少使用.
4. 函数出口指令通常为:

            movl %ebp, %esp
            popl %ebp
   

   或者leave.后面一种指令更经常被使用.

示例

C代码如下:

        int main(void) { return f(8)+1; }
        int f(int x) { return g(x); }
        int g(int x) { return x+3; }

汇编指令如下:

        _main:
                    prologue
            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
                    body
            pushl $8
            call _f
            addl $1, %eax
                    epilogue
            movl %ebp, %esp
            popl %ebp
            ret
        _f:
                    prologue
            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
                    body
            pushl 8(%esp)
            call _g
                    epilogue
            movl %ebp, %esp
            popl %ebp
            ret

        _g:
                    prologue
            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
                    save %ebx
            pushl %ebx
                    body
            movl 8(%ebp), %ebx
            addl $3, %ebx
            movl %ebx, %eax
                    restore %ebx
            popl %ebx
                    epilogue
            movl %ebp, %esp
            popl %ebp
            ret

精简_g指令:

        _g:
            movl 4(%esp), %eax
            addl $3, %eax
            ret

精简_f指令:

因为_f没有任何实际意义,所以可以直接跳转到_g即可.

编译,链接,装载

1. 预处理: 以ASCII码文本为输入,展开头文件,宏定义等信息.输出C源码.

2. 编译器: 以预处理输出为输入,对C源码进行编译,输出ASCII码的汇编指令.

3. 汇编器: 以编译器输出为输入,将汇编指令转换为机器指令,输出二进制object文件.

4. 链接器: 以多个二进制object文件为输入,输出一个二进制程序image.

5. 装载器: 运行时,将二进制程序image载入内存中,并跳转到程序入口执行.