c - 使用 C 的汇编程序 - 段错误

Question

我有两个文件:f1.S 是用汇编语言编写的斐波纳契函数(计算斐波纳契数列的第 n 个成员)，f2.c 是调用斐波纳契函数的地方。

以下是这些文件:f1.S

.global fibonacci
fibonacci:

push %rbp
movq %rsp, %rbp
push %rax

movq 16(%rbp), %rax 

cmp $0, %rax
je zeroValue
cmp $1, %rax
je oneValue
jmp more

zeroValue:
addq $0, %r8
jmp end

oneValue:
addq $1, %r8
jmp end

more:
movq 16(%rbp), %rax
dec %rax
pushq %rax
call fibonacci
movq 16(%rbp), %rax
dec %rax
dec %rax
pushq %rax
call fibonacci

end:
mov %rbp, %rsp
pop %rbp
ret

f2.c

#include <stdio.h>
extern int fibonacci (int);
int main ()
{
    int n = 6;
    int res;
    res = fibonacci(n);
    printf ("N-th member of Fibonacci sequence is: %d", res);
    return 0;
}

为了编译和链接，我正在执行这些命令:

as f1.S -o f1.o

gcc f2.c -c -o f2.o

gcc f2.o f1.o -o program

一切正常，直到我尝试运行我的 exe 文件(程序)。我无法运行它，因为我收到消息:段错误。我究竟做错了什么？斐波那契函数肯定没问题，因为我在干净的汇编程序中使用它，然后它就可以工作了。

Answer 1

在 gdb 中，您会像这样获得 SIGSEGV:

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
fibonacci () at f1.S:6
6   push %rax

更有趣的是你的回溯(结束):

(gdb) backtrace -10
#1048280 0x00007fffffffe6e0 in ?? ()
#1048281 0x000000000040056d in more () at f1.S:28
#1048282 0x00007fffffffe7fe in ?? ()
#1048283 0x00007fffffffe7ff in ?? ()
#1048284 0x00007fffffffe700 in ?? ()
#1048285 0x000000000040056d in more () at f1.S:28
#1048286 0x00007fffffffe7ff in ?? ()
#1048287 0x0000000000000006 in ?? ()
#1048288 0x00007fffffffe720 in ?? ()
#1048289 0x000000000040051f in main () at f2.c:7
Backtrace stopped: previous frame inner to this frame (corrupt stack?)

所以你成功地调用了你的递归 1 048 289 次...

此外，在第 8 行 (movq 16(%rbp), %rax) 之后，您将得到:

(gdb) i r rax
rax            0x7fffffffe800   140737488349184

从你的函数来看，rax 应该是一个计数器。

由于您使用的是 64 位寄存器，我假设您正在运行 x86_64 架构 which doesn't store arguments on stack但使用注册表:

If the class is INTEGER, the next available register of the sequence %rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8 and %r9 is used

(gdb) i r edi
edi            0x6  6

您的解决方案可能会在 cdecl calling convention 上运行良好，但不是 Microsoft x64 调用约定 或 System V AMD64 ABI。

例如，完成此操作的方法是(适用于 System V AMD64 ABI):

.global fibonacci
fibonacci:

push %rbp
push %rdi

cmp $0, %rdi
je zeroValue
cmp $1, %rdi
je oneValue
jmp more

zeroValue:
    movq $0, %rax
    jmp end

oneValue:
    movq $1, %rax
    jmp end

more:
    dec %rdi
    call fibonacci
    push %rax
    dec %rdi
    call fibonacci
    pop %r8
    add %r8, %rax

end:
    pop %rdi
    pop %rbp
    ret

它是这样的:

• 存储 rbp
• 存储rdi
• 如果 rdi == 0: 返回 0
• 如果 rdi == 1: 返回 1
• 减少rdi
• 调用斐波那契
• 将结果存入栈中
• 减少rdi
• 调用斐波那契
• 将结果恢复到r8
• 将 r8 添加到结果中
• 恢复rdi
• 恢复 rbp

出于好奇，这是一个没有递归的版本，只有一个循环(很少有情况处理低值):

.global fibonacci
fibonacci:

cmp $2, %rdi # 2 and higher should be computer normally
jg compute

cmp $0, %rdi
jz zero 
mov $1, %rax # 1st and 2nd elements = 1
ret

zero:
    mov $0, %rax
    ret

compute:
    mov %rdi, %rcx  # Use cpu counter register
    sub $2, %rcx    # The first number that will come out of this loop
                    # is 2, so decrease number of iterations
    mov $1, %r8     # a = 1
    mov $1, %r9     # b = 1

begin_iter:
    mov %r9, %rax   # sum = b
    add %r8, %rax   # sum += a
    mov %r9, %r8    # a = b
    mov %rax, %r9   # b = a

    loop begin_iter

    ret