x86-64寄存器中传递参数的顺序

Question

我对x86-64环境中的参数传递过程感到好奇，因此我编写了一段代码。

//a.c
extern int shared;
int main(){
    int a=100;
    swap(&a, &shared);
}
//b.c
int shared=1;
void swap(int* a, int* b){
    *a ^= *b ^= *a ^= *b;
}

我使用以下命令编译两个文件：gcc -c -fno-stack-protector a.c b.c然后我objdump -d a.o检查a.o的反汇编代码。

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
   8:   c7 45 fc 64 00 00 00    movl   $0x64,-0x4(%rbp)
   f:   48 8d 45 fc             lea    -0x4(%rbp),%rax
  13:   be 00 00 00 00          mov    $0x0,%esi
  18:   48 89 c7                mov    %rax,%rdi
  1b:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  20:   e8 00 00 00 00          callq  25 <main+0x25>
  25:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  2a:   c9                      leaveq 
  2b:   c3                      retq

由于我的工作环境是Ubuntu 16.04 x86-64，我发现很难理解传递参数的顺序。

在我看来，默认的调用约定是fastcall，因此参数从右向左传递。

我从x86-64 System V ABI手册中了解到，rdi和rsi用于传递前两个参数

但是，根据反汇编代码，rdi负责var a，这是左边的参数，这意味着它应该是第二个参数。

有人能帮助我指出我的错误吗？

Answer 1

Args从左到右编号（归功于@R。因为发现这是你的实际混淆;我以为你在谈论asm指令的顺序，并且错过了问题的最后一段。）

看起来很正常。当call swap指令运行时，

• rdi拥有一个指向a（堆栈中的本地）的指针，由 lea -0x4(%rbp),%rax和mov %rax,%rdi。 （而不仅仅是lea进入rdi，因为你没有启用优化。）
• rsi指向由shared建立的mov $shared,%esi
• al持有0，因为在调用函数之前没有定义或原型化函数。 （即使没有-Wall，gcc也应该警告过你）

.o的反汇编显示$shared为0，因为它尚未链接，因此它是符号的占位符（和0偏移量）。使用objdump -drwC查看重定位符号。 （我也喜欢-Mintel，而不是AT＆T语法。）

也更容易看到编译器的asm输出，你会看到$shared而不是数字和符号引用。见How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?。

---

写入什么顺序寄存器并不重要，只有它们在进入被调用函数时的值。

堆栈参数也是如此：如果编译器选择使用mov将args写入堆栈，它可以按任何顺序执行。

只有当你选择使用push时，你必须从右到左将第一个（最左边）的arg留在最低地址，这是所有主要的C调用约定所要求的args没有在寄存器中传递（如果有的话）。

这种从右到左的顺序可能就是为什么gcc -O0（没有优化，再加上用于调试的反优化）选择按顺序设置寄存器，即使它无关紧要。

---

顺便说一下，即使没有UB也能正确实现，xor-swap也毫无用处且毫无意义。 （Are there sequence points in the expression a^=b^=a^=b, or is it undefined?）。

if(a==b) { *a = *b = 0; } else { int tmp = *a; *a=*b; *b=tmp; }是一个更高效的交换，如果两个指针都指向同一个对象，则保留了安全xor-swap of zeroing的行为。我想你想要那个？为什么你会使用xor-swap？

如果不启用优化，编译器生成的asm将基本上很糟糕，就像main的代码因为同样的原因而糟透了。如果你这样做，swap通常可以内联并且是零指令，或者只需要在寄存器之间花费3个mov指令;有时少。 （编译器只需更改其寄存器分配并确定a和b现在位于相反的寄存器中。）

Answer 2

你对第一/第二的想法是错误的。计数从左侧开始。

另外你的代码有一些问题，至少：

1. 你在没有声明/原型的情况下调用swap，所以虽然没有，但GCC选择生成代码，如果它是一个可变函数（在%rax中存储0），它将起作用。
2. swap的定义是一堆未定义的行为。