GCC 和 Clang 奇怪且不必要的堆栈使用[重复]

Question

我正在使用 Compiler Explorer，注意到 GCC 和 Clang 在编译这个简单函数时会发出看似不必要的与堆栈相关的指令（Compiler Explorer）。

void bar(void);

int foo(void) {
    bar();
    return 42;
}

这是编译的结果（也可以通过上面的链接在编译器资源管理器中看到）。

-mabi=sysv

对输出程序集没有影响，但我想排除 ABI 作为奇怪程序集的原因。

// Expected output:
foo:
        call    bar
        mov     eax, 42
        ret

// gcc -O3 -mabi=sysv
// Why is it reserving unused space in the stack frame?
foo:
        sub     rsp, 8
        call    bar
        mov     eax, 42
        add     rsp, 8
        ret

// clang -O3 -mabi=sysv
// Why is it preserving a scratch register then moving it to another unused scratch register?
foo:
        push    rax
        call    bar@PLT
        mov     eax, 42
        pop     rcx
        ret

尽管函数不使用堆栈，但为什么堆栈帧会被修改？

我发现这特别奇怪，因为对于 GCC 和 Clang 等主要编译器来说，在使用已知的 ABI 时，这似乎是一个特别容易执行的优化。

我有一些理论，但我希望得到一些澄清。

• 也许这样做是为了防止

  bar

  递归调用

  foo

  时出现无限循环？通过在每次调用时消耗少量的堆栈空间，我们确保程序在耗尽堆栈空间时最终会出现段错误。也许 clang 正在做同样的事情，但它使用

  push

  和

  pop

  在某些情况下允许更好的管道？如果是这种情况，我可以使用任何 CLI 参数来禁用此行为吗？然而，这似乎不是问题，因为

  call

  在 x86-64 上无论如何都会将

  rip

  推送到堆栈。
• 也许 C 或 AMD64 System V ABI 有一些我不知道的怪癖？
• 也许我想得太多了，奇怪的汇编只是寄存器/堆栈优化不佳的结果。也许在编译过程中的某个时刻使用了堆栈，但是在优化使用之后，它无法删除堆栈上的值。

Answer 1

对齐。

call

指令将8个字节压入堆栈（返回地址）。因此，优化后的函数又调整了 8 个字节，以确保堆栈指针是 16 字节对齐的。

我相信这是 ABI 的要求，以确保 128 位 SSE 寄存器值可以溢出到自然对齐的地址，这对于避免性能下降或故障非常重要，具体取决于 CPU 配置。

clang 和 gcc 的情况实际上是相同的 - 你并不真正关心写入堆栈槽的内容，或者更新了哪个易失性寄存器，只关心堆栈指针被调整。