c - x86 调用约定 : should arguments passed by stack be read-only?

Question

似乎最先进的编译器将堆栈传递的参数视为只读。请注意，在 x86 调用约定中，调用者将参数压入堆栈，而被调用者使用堆栈中的参数。例如，下面的 C 代码:

extern int goo(int *x);
int foo(int x, int y) {
  goo(&x);
  return x;
}

在 OS X 10.10 中被 clang -O3 -c g.c -S -m32 编译成:

    .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .macosx_version_min 10, 10
    .globl  _foo
    .align  4, 0x90
_foo:                                   ## @foo
## BB#0:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $8, %esp
    movl    8(%ebp), %eax
    movl    %eax, -4(%ebp)
    leal    -4(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    calll   _goo
    movl    -4(%ebp), %eax
    addl    $8, %esp
    popl    %ebp
    retl


.subsections_via_symbols

这里，参数x(8(%ebp))首先加载到%eax；然后存入-4(%ebp)；并且地址-4(%ebp)存储在%eax中；并且 %eax 被传递给函数 goo。

我想知道为什么 Clang 生成的代码将存储在 8(%ebp) 中的值复制到 -4(%ebp)，而不是仅仅传递地址 8(%ebp) 到函数 goo。它将节省内存操作并获得更好的性能。我在 GCC 中也观察到类似的行为(在 OS X 下)。更具体地说，我想知道为什么编译器不生成:

  .section  __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .macosx_version_min 10, 10
    .globl  _foo
    .align  4, 0x90
_foo:                                   ## @foo
## BB#0:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $8, %esp
    leal    8(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    calll   _goo
    movl    8(%ebp), %eax
    addl    $8, %esp
    popl    %ebp
    retl


.subsections_via_symbols

如果 x86 调用约定要求传递的参数是只读的，我搜索了文档，但我找不到有关该问题的任何内容。有人对这个问题有任何想法吗？

Answer 1

C 的规则是参数必须按值传递。编译器将一种语言(具有一组规则)转换为另一种语言(可能具有完全不同的一组规则)。 唯一的限制是行为保持不变。 C 语言的规则不适用于目标语言(例如汇编)。

这意味着如果编译器想要生成参数按引用传递而不按值传递的汇编语言；那么这是完全合法的(只要行为保持不变)。

真正的限制与 C 无关。真正的限制是链接。因此，不同的目标文件可以链接在一起，需要标准来确保一个目标文件中的调用者期望与另一个目标文件中的被调用者提供的任何内容相匹配。这就是所谓的 ABI。在某些情况下(例如 64 位 80x86)，完全相同的架构有多个不同的 ABI。

您甚至可以发明您自己的截然不同的 ABI(并实现您自己的工具来支持您自己截然不同的 ABI)，就 C 标准而言，这是完全合法的；即使您的 ABI 要求所有内容都“通过引用传递”(只要行为保持不变)。