组装：堆栈与堆？

Question

在 x86 汇编中，esp 是堆栈指针，而 ebp 是堆指针吗？为什么我们有两种数据结构而不是只有一种？

而esi/edi代表什么？

Answer 1

一般来说，机器架构上的任何寄存器都不需要专门用于任何目的。实际上，通过指定一个寄存器来支持常用功能，该寄存器成为该/那些功能的特殊用途。

在 x86 上，ESP 指针被 PUSH/CALL 指令和各种中断/陷阱用来存储可恢复状态，例如返回地址。这些在支持编程方面非常有吸引力，因此由编译器和操作系统供应商承诺，ESP 基本上不能用于任何其他目的。因为可以从任意索引中引用内存，所以它可以用于管理“堆栈”和当前函数堆栈帧。

但是，变量（当前堆栈帧的局部变量）相对于 ESP 的索引偏移量会随着程序将值推送和弹出堆栈以及 ESP 的变化而变化。编译器可以跟踪所有这些，因此可以使用正确的索引偏移量。但是如果你是手工编写汇编代码，你实际上不能可靠地做到这一点，而且更容易拥有一个基于堆栈帧的指针；那么变量的索引偏移量可以是相对于堆栈帧指针的常量。英特尔很早就为此目的指定了 EBP，甚至还有特殊的索引模式来支持这一点，以及用于构建 display 的特殊 EBP 相关指令（一组指向词法封闭堆栈帧的指针，以阿尔戈尔风格）。

但您/编译器不必为此目的使用 EBP。在具有少量寄存器（x86）的机器中，拥有另一个空闲寄存器可以帮助生成更小/更紧凑的代码。在较旧的 CPU 上，不使用 EBP 有不同的惩罚：局部变量的 ESP 索引偏移量往往大于堆栈帧基数的索引偏移量，因此使用 EBP 作为空闲寄存器可以通过更大的偏移量为您提供更大的程序用于 ESP。当获取指令很昂贵时，这曾经很重要。由于指令缓存与它们一样好，这几乎不再是问题。微软的 C 编译器（我怀疑是 GCC）有一个不使用帧指针的开关，从而放弃了一些程序大小来获得更快的代码。

堆变量只是那些不在堆栈帧中的变量。您可以使用任何寄存器来访问它们。

某些语言（例如，我们的 PARLANSE 编译器）仅使用堆分配；甚至堆栈帧都是从堆中获取的（并且 ESP 设置为分配的空间块的顶部）。

Answer 2

通常，ESP 指向堆栈的顶部，EBP 指向堆栈帧的底部，因此它们都指向堆栈上的地址，而不是堆上的地址。在大多数情况下，并不完全需要保留指向栈帧底部的指针，因此一些编译器可能会简单地将 EBP 用作另一个通用寄存器。

ESI 和 EDI 是通用寄存器，但有一个例外：字符串指令（例如 movs、lods）分别将它们视为源地址和目标地址。

Answer 3

整个内存被组织成 4 个段。代码、数据、堆栈和其他。堆用于多用途存储（如动态分配（malloc 等）），而堆栈专门用于指令指针和在调用另一个过程时（如在递归期间）存储变量。数据段用于全局变量和静态变量。

对于 ESI/EDI，请在 SO 上参考此问题：Purpose of ESI & EDI registers?

编辑：也看到这个：heap vs data segment vs stack allocation

Answer 4

虽然有一些特定于寄存器xBP、xSI 和xDI 的事物和行为，但它们并不绑定到任何一个函数。您可以在汇编代码中随意使用它们。