理解 C 反汇编调用

Question

我想了解 C 调用约定。为此，我编写了以下代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct tstStruct
{
    void *sp;
    int k; 
};

void my_func(struct tstStruct*);

typedef struct tstStruct strc;

int main()
{
    char a;
    a = 'b';
    strc* t1 = (strc*) malloc(sizeof(strc));
    t1 -> sp = &a;
    t1 -> k = 40; 
    my_func(t1);
    return 0;   
}

void my_func(strc* s1)
{
        void* n = s1 -> sp + 121;
        int d = s1 -> k + 323;
}

然后我使用 GCC 和以下命令：

gcc -S test3.c

并想出了它的组装。我不会显示我得到的整个代码，而是粘贴函数 my_func 的代码。是这样的：

my_func:
.LFB1:
.cfi_startproc
pushq   %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq    %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
movq    %rdi, -24(%rbp)
movq    -24(%rbp), %rax
movq    (%rax), %rax
addq    $121, %rax
movq    %rax, -16(%rbp)
movq    -24(%rbp), %rax
movl    8(%rax), %eax
addl    $323, %eax
movl    %eax, -4(%rbp)
popq    %rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc

据我了解，情况如下： 首先，调用者的基指针被压入堆栈，并将其堆栈指针作为新的基指针来为新函数设置堆栈。但是其他的我不明白。据我所知，参数（或指向参数的指针）存储在堆栈中。如果是这样，第二条指令的目的是什么，

movq        -24(%rbp), %rax

这里，%rax 寄存器的内容被移动到距离寄存器 %rbp 中地址 24 个字节的地址。但是 %rax 中有什么？？？？最初什么都没有存储在那里？？？我想我很困惑。请帮助了解此功能的工作原理。 提前致谢！

Answer 1

您将 AT&T 语法与 Intel 语法混淆了。

movq -24(%rbp), %rax

在 Intel 语法中是

mov rax,[rbp-24]

因此它将rbp 寻址的数据移动到rax，反之亦然。操作数的顺序在 AT&T 语法中是 src、dest，而在 Intel 语法中是 dest、src。

然后，为了摆脱 GAS 指令以使反汇编更易于阅读，我用 gcc 简单地用gcc test3.c 组装代码并用ndisasm -b 64 a.out 反汇编它。注意下面由 NDISASM 产生的my_func 函数的反汇编是 Intel 语法：

000005EF 55 推送 rbp 000005F0 4889E5 移动 rbp,rsp ;创建堆栈帧。 000005F3 48897DE8 mov [rbp-0x18],rdi ; s1 到一个局部变量中。 000005F7 488B45E8 mov rax,[rbp-0x18] ; rax = s1（它是一个指针） 000005FB 488B00 移动拉克斯，[拉克斯]；取消引用 rax，存储到 rax。 000005FE 4883C079 添加 rax,byte +0x79 ;拉克斯 = 拉克斯 + 121 00000602 488945F8 mov [rbp-0x8],rax ;无效* n = s1 -> sp + 121 00000606 488B45E8 移动拉克斯，[rbp-0x18]； rax = 指向 s1 的指针 0000060A 8B4008 移动 eax,[rax+0x8] ;取消引用 rax+8，存储到 eax。 0000060D 0543010000 添加 eax,0x143 ; eax = eax + 323 00000612 8945F4 移动 [rbp-0xc],eax ;诠释 d = s1 -> k + 323 00000615 5D pop rbp 00000616 C3 RET

有关 Linux x86-64 调用约定（System V ABI）的信息，请参阅What are the calling conventions for UNIX & Linux system calls on x86-64 的答案。

Answer 2

函数分解成这样（我忽略了不必要的行）：

首先，保存前一个堆栈帧：

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp

在这里，旧的%rbp 被压入堆栈以存储到函数结束。然后，将%rbp 设置为新的%rsp 的值（它在保存的%rbp 下一行，因为发生了push）。

movq    %rdi, -24(%rbp)

在这里，您首先必须知道i386 system V ABI 和amd64 system V ABI 之间的主要区别之一。

在 i386 System V ABI 中，函数参数通过堆栈传递（并且仅通过堆栈）。相反，在 amd64 System V ABI 中，参数首先通过寄存器传递（%rdi、%rsi、%rdx、%rcx、%r8 和 %r9，如果是整数，%xmm0 %xmm7 如果这是浮动的）。一旦寄存器的数量用完，剩下的参数就会像 i386 一样被压入堆栈。

所以，在这里，机器只是将函数的第一个参数（它是一个整数）临时加载到堆栈上。

movq    -24(%rbp), %rax

因为您不能直接将数据从一个寄存器传输到另一个寄存器，所以%rdi 的内容随后被加载到%rax。所以，%rax 现在存储这个函数的第一个（也是唯一的）参数。

movq    (%rax), %rax

这条指令只是取消引用指针并将结果存储回%rax。

addq    $121, %rax

我们将 121 添加到指定的值。

movq    %rax, -16(%rbp)

我们将获得的值存储到堆栈中。

movq    -24(%rbp), %rax

我们再次加载函数的第一个参数%rax（请记住，我们将第一个参数存储在-24(%rbp)）。

movl    8(%rax), %eax
addl    $323, %eax

和之前一样，我们取消引用指针并将获得的值存储在%eax中，然后我们将其添加323并将其放回%eax。

请注意，这里我们从%rax 切换到%eax，因为我们正在处理的值不再是以前的void*（64 位），而是int（32 位）。

movl    %eax, -4(%rbp)

最后，我们将这个计算的结果存储到堆栈中（这里似乎没什么用，但编译器在编译时没有检测到这可能是不必要的）。

popq    %rbp
ret

最后两条指令只是在将手交还给main 函数之前恢复先前的堆栈帧。

我希望现在可以让这种行为更加清晰。

Answer 3

您可以通过输入以下命令更改为 intel 语法：

$ gcc -S -masm=intel test3.c -o test3.s