为什么参数分配在帧指针下方而不是上方？

Question

我试图根据 godbolt.org 中的 c++ 中的平方函数来理解这一点。显然，return、参数和局部变量使用“rbp - alignment”来实现这个功能。有人可以解释这是怎么可能的吗？那么在这种情况下 rbp + alignment 会做什么？

int square(int num){
    int n = 5;// just to test how locals are treated with frame pointer
    return num * num;
}

编译器 (x86-64 gcc 11.1)

生成的程序集：

square(int):
    push rbp
    mov rbp, rsp 
    mov DWORD PTR [rbp-20], edi. ;\Both param and local var use rbp-*
    mov DWORD PTR[rbp-4], 5.     ;//
    mov eax, DWORD PTR [rbp-20]
    imul eax, eax
    pop rbp
    ret

Answer 1

这是可以方便区分参数和自变量的情况之一。简而言之：参数是调用者给出的值，而参数是保存它们的变量。

当调用 square 时，调用者根据标准 x86-64 调用约定将参数放入 rdi 寄存器中。 square 然后分配一个局部变量，即参数，并将参数放在参数中。这允许参数像任何其他变量一样使用：读取、写入、获取其地址等。由于在这种情况下是为参数分配内存的被调用方，因此它必须驻留在帧指针下方。

使用在堆栈上传递参数的 ABI，被调用方将能够重用包含参数的堆栈槽作为参数。这正是 x86-32 上发生的事情（通过 -m32 看你自己）：

square(int):                             # @square(int)
        push    ebp
        mov     ebp, esp
        push    eax
        mov     eax, dword ptr [ebp + 8]
        mov     dword ptr [ebp - 4], 5
        mov     eax, dword ptr [ebp + 8]
        imul    eax, dword ptr [ebp + 8]
        add     esp, 4
        pop     ebp
        ret

当然，如果启用了优化，编译器就不会费心在被调用者的堆栈上分配参数；它会直接使用寄存器中的值：

square(int):                             # @square(int)
        mov     eax, edi
        imul    eax, edi
        ret

为什么参数分配在帧指针下方而不是上方？

Why are parameters allocated below the frame pointer instead of above?

c++

assembly

x86-64

calling-convention

stack-frame