在 x86_64汇编程序中使用 RBP 寄存器的目的是什么？

所以我想学一点汇编，因为我需要它来上计算机体系结构课。我写了一些程序，比如打印斐波那契数列。

我意识到，每当我编写一个函数时，我都会使用这3行代码(正如我通过比较从 gcc生成的汇编代码与它的 C等价物所学到的那样) :

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp
subq    $16, %rsp

我有两个问题:

  1. 首先，为什么我需要使用 %rbp？使用 %rsp不是更简单吗，因为它的内容在第2行被移动到 %rbp？
  2. 为什么我必须从 %rsp中减去任何东西？我的意思是它不总是 16，当我像 printf7或8变量，然后我会减去 24或 28。

我使用 Manjaro 64位的虚拟机(4GB 内存) ，英特尔64位处理器

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rbp是 x86 _ 64上的帧指针。在生成的代码中，它获得栈指针(rsp)的快照，这样当对 rsp进行调整时(即在栈上为局部变量或 pushing 值保留空间) ，局部变量和函数参数仍然可以通过与 rbp的恒定偏移量访问。

许多编译器提供了帧指针省略作为一个优化选项; 这将使生成的汇编代码访问变量相对于 rsp而言，并释放 rbp作为另一个通用寄存器在函数中使用。

在 GCC 的例子中，我猜您正在使用 AT & T 汇编语法，这个开关是 -fomit-frame-pointer。尝试使用该开关编译代码，并查看所获得的汇编代码。您可能会注意到，当访问相对于 rsp而不是 rbp的值时，指针的偏移量在整个函数中都是不同的。

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Linux 使用 SystemVABI 实现 x86-64(AMD64)体系结构; 有关详细信息，请参阅 OSDev Wiki 上的 System V ABI。

这意味着堆栈 grows down; 较小的地址在堆栈中位于“较高”的位置

        pushq   %rbp        ; Save address of previous stack frame
movq    %rsp, %rbp  ; Address of current stack frame
subq    $16, %rsp   ; Reserve 16 bytes for local variables


; ... function ...


movq    %rbp, %rsp  ; \ equivalent to the
popq    %rbp        ; / 'leave' instruction
ret

为本地变量保留的内存总是16字节的倍数，以便将堆栈对齐到16字节。如果局部变量不需要堆栈空间，则不存在 subq $16, %rsp或类似的指令。

(Note that the return address and the previous %rbp pushed to the stack are both 8 bytes in size, 16 bytes in total.)

While %rbp points to the current stack frame, %rsp points to the top of the stack. Because the compiler knows the difference between %rbp and %rsp at any point within the function, it is free to use either one as the base for the local variables.

堆栈帧只是本地函数的操场: 当前函数使用的堆栈区域。

当前版本的 GCC 在使用优化时禁用堆栈帧。这是有意义的，因为对于用 C 编写的程序来说，堆栈帧对于调试是最有用的，但除此之外就没什么用了。(但是，您可以使用例如 -O2 -fno-omit-frame-pointer来保留堆栈帧，同时启用其他优化。)

尽管同样的 ABI 适用于所有的二进制文件，但是不管它们是用什么语言写的，某些其他语言确实需要堆栈帧来“解除”(例如，“抛出异常”给当前函数的祖先调用者) ; 也就是说，“解除”堆栈帧，一个或多个函数可以被中止，控制传递给某个祖先函数，而不会在堆栈上留下不需要的东西。

当忽略堆栈帧(GCC 的 -fomit-frame-pointer)时，函数实现实质上更改为

        subq    $8, %rsp    ; Re-align stack frame, and
; reserve memory for local variables


; ... function ...


addq    $8, %rsp
ret

因为没有堆栈帧(%rbp用于其他目的，它的值从不被推到堆栈中) ，每个函数调用只将返回地址推到堆栈中，这是一个8字节的数量，所以我们需要从 %rsp中减去8，使其保持为16的倍数。(一般来说，从 %rsp减去并加上的值是8的奇数倍。)

函数参数通常在寄存器中传递。有关详细信息，请参阅本答案开头的 ABI 链接，但是简而言之，整型类型和指针在寄存器 %rdi、 %rsi、 %rdx、 %rcx、 %r8和 %r9中传递，在 %xmm0到 %xmm7寄存器中使用浮点参数。

在某些情况下，您将看到 rep ret而不是 rep。不要混淆: rep ret的意思与 ret完全相同; rep前缀，虽然通常与字符串指令(重复指令)一起使用，但是在应用到 ret指令时没有任何作用。只是某些 AMD 处理器的分支预测器不喜欢跳转到 ret指令，建议的解决方案是使用 rep ret。

最后，我省略了堆栈顶部的 红色区域(位于地址小于 %rsp的128个字节)。这是因为它对于典型的函数并不真正有用: 在普通的 have-stack-frame 情况下，您希望将本地内容放在堆栈帧中，以使调试成为可能。在省略堆栈帧的情况下，堆栈对齐要求已经意味着我们需要从 %rsp中减去8，因此在这个减法中包括局部变量所需的内存不需要任何成本。


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