c++ - 简单构造函数的复杂编译器输出

Question

我有一个带有两个 64 位整数成员和一个构造函数的结构 X:

struct X
{
    X(uint64_t a, uint64_t b)
    {
        a_ = a; b_ = b;
    }

    uint64_t a_, b_;
};

当我查看未启用优化的编译器输出(x86-64 gcc 8.3 和 x86-64 clang 8.0.0，在 64 位 Linux 上)时，我看到构造函数的以下代码。

x86-64 gcc 8.3:

X::X(unsigned long, unsigned long):
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
    mov     QWORD PTR [rbp-16], rsi
    mov     QWORD PTR [rbp-24], rdx
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
    mov     QWORD PTR [rax], 0
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
    mov     QWORD PTR [rax+8], 0
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
    mov     rdx, QWORD PTR [rbp-16]
    mov     QWORD PTR [rax+8], rdx
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
    mov     rdx, QWORD PTR [rbp-24]
    mov     QWORD PTR [rax], rdx
    nop
    pop     rbp
    ret

x86-64 clang 8.0.0:

X::X(unsigned long, unsigned long):
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     qword ptr [rbp - 8], rdi
    mov     qword ptr [rbp - 16], rsi
    mov     qword ptr [rbp - 24], rdx
    mov     rdx, qword ptr [rbp - 8]
    mov     qword ptr [rdx], 0
    mov     qword ptr [rdx + 8], 0
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 16]
    mov     qword ptr [rdx + 8], rsi
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 24]
    mov     qword ptr [rdx], rsi
    pop     rbp
    ret

有谁知道为什么输出如此复杂？我本来希望有两个简单的“mov”语句，即使没有启用优化。

Answer 1

未优化的代码始终将所有 C++ 变量(包括函数参数)存储到语句之间的内存位置，so that the values are available for the debugger to read and even modify . (并且因为它没有花费任何时间进行寄存器分配。)这包括在函数的第一个 C++ 语句之前将寄存器参数存储到内存中。

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这是来自 gcc -masm=intel 的英特尔语法汇编，所以它使用的是目的地，来源顺序。 (我们可以根据使用 PTR、方括号和寄存器名称上缺少 % 来判断。)

前 3 个存储是函数参数 (this, a, b)根据 x86-64 System V ABI 的调用约定在寄存器 RDI、RSI 和 RDX 中传递。

mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi        # this
mov     QWORD PTR [rbp-16], rsi       # a
mov     QWORD PTR [rbp-24], rdx       # b

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现在正在加载 this进入rax并将零写入 a_和 b_因为您没有使用正确的构造函数初始化。或者您可能使用此处未显示的一些代码或奇怪的编译器选项将初始化添加为零。

mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
mov     QWORD PTR [rax], 0           # this->a_ = 0
mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
mov     QWORD PTR [rax+8], 0         # this->b_ = 0

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然后加载 this进入rax再次a进入rdx , 然后写 this->a_与 rdx又名 a .同样的 b .

等等，实际上这必须是写入 b_先写入 a_因为结构需要匹配声明和内存顺序。所以[rax+8]必须是 b_ , 不是 a_ .

mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
mov     rdx, QWORD PTR [rbp-16]        # reload a
mov     QWORD PTR [rax+8], rdx         # this->b_ = a
mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
mov     rdx, QWORD PTR [rbp-24]        # reload b
mov     QWORD PTR [rax], rdx           # this->a_ = b

所以您的 asm 与您问题中的 C++ 源代码不匹配。