为什么我的缓冲区在堆栈上分配的内存比我要求的多？

Question

这是我的源代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX 500

int main(int argc, char** argv)
{
        if (argc != 2)
                exit(1);
        char str[MAX];
        strcpy(str, argv[1]);
        return 0;
}

我 disassembled main 使用 gdb 并得到以下结果：

Dump of assembler code for function main:
   0x0000000000001145 <+0>:     push   %rbp
   0x0000000000001146 <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x0000000000001149 <+4>:     sub    $0x210,%rsp
   .
   .
   .
End of assembler dump.

这里值得注意的是：

0x0000000000001149 <+4>: sub $0x210,%rsp

我的问题是-
为什么有$0x210（528 字节），而应该是$0x1f4（500 字节）？

Answer 1

我猜你正在使用 gcc 并在没有优化的情况下进行编译，例如 this (godbolt)。

这里发生了几件事：

首先，在没有优化的情况下编译时，编译器会尝试确保每个局部变量在内存中都有一个地址，以便调试器可以轻松地检查或修改它。这包括函数参数，这些参数在 x86-64 上以其他方式在寄存器中传递。所以编译器需要分配额外的堆栈空间，argc 和argv 参数可以被“溢出”。您可以在程序集的第 5 行和第 6 行看到溢出：

        movl    %edi, -516(%rbp)
        movq    %rsi, -528(%rbp)

如果你仔细看，你可能会注意到编译器在-520(%rbp) 可用时将argc（来自%edi）放在地址-516(%rbp) 上浪费了4 个字节。不完全清楚为什么，但毕竟，它没有优化！这样我们就达到了 516 个字节。

另一个问题是 x86-64 ABI 需要 16 字节堆栈对齐；见Why does the x86-64 / AMD64 System V ABI mandate a 16 byte stack alignment?。在这种情况下，长话短说，这意味着我们的堆栈调整需要是 16 字节的倍数。 （返回地址和推入的rbp 又增加了 16 个字节，这不会干扰这种对齐。）所以我们的 516 必须四舍五入到 16 的下一个倍数，即 528。

如果编译器更加小心并且不浪费argc 和argv 之间的4 个字节，我们可以只用512 个字节。不过，使用 528 的一个好处是缓冲区 str 最终以 16 字节对齐。这对于 char 的数组来说不是必需的，它的最小对齐只有 1，但它可以使像 strcpy 这样的字符串函数更有效地使用快速 SIMD 算法。我不确定编译器是故意这样做还是只是巧合。