如何告诉 gcc 不对齐堆栈上的函数参数？

Question

我正在尝试将68000处理器的可执行文件反编译成C代码，将原来的子程序一一替换为C函数。

我面临的问题是我不知道如何让 gcc 使用与原始程序中使用的调用约定相匹配的调用约定。我需要将堆栈上的参数打包，而不是对齐。

假设我们有以下函数

int fun(char arg1, short arg2, int arg3) {
    return arg1 + arg2 + arg3;
}

如果我们编译它

gcc -m68000 -Os -fomit-frame-pointer -S source.c

我们得到以下输出

fun:
    move.b 7(%sp),%d0
    ext.w %d0
    move.w 10(%sp),%a0
    lea (%a0,%d0.w),%a0
    move.l %a0,%d0
    add.l 12(%sp),%d0
    rts

如我们所见，编译器假定参数的地址为7(%sp)、10(%sp) 和12(%sp)：

但要使用原始程序，他们需要有地址 4(%sp)、5(%sp) 和 7(%sp)：

一种可能的解决方案是按以下方式编写函数（处理器为大端）：

int fun(int bytes4to7, int bytes8to11) {
    char arg1 = bytes4to7>>24;
    short arg2 = (bytes4to7>>8)&0xffff;
    int arg3 = ((bytes4to7&0xff)<<24) | (bytes8to11>>8);
    return arg1 + arg2 + arg3;
}

但是，代码看起来很乱，我想知道：有没有办法既保持代码干净又达到预期的结果？

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UPD：我搞错了。我正在寻找的偏移量实际上是5(%sp)、6(%sp) 和8(%sp)（char-s 应该与 short-s 对齐，但 short-s 和 int-s 仍然打包）：

希望这不会改变问题的本质。

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UPD 2：事实证明，Sierra Systems 的 68000 C 编译器给出了所描述的偏移量（如 UPD 中，2 字节对齐）。

但是，问题在于调整 gcc（或者可能是另一个现代编译器）中的调用约定。

Answer 1

这是一种打包结构的方法。我在 x86 上用-m32 编译它并在反汇编中得到了所需的偏移量，所以我认为它仍然适用于 mc68000：

typedef struct {
    char arg1;
    short arg2;
    int arg3;
} __attribute__((__packed__)) fun_t;

int
fun(fun_t fun)
{

    return fun.arg1 + fun.arg2 + fun.arg3;
}

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但是，我认为可能还有更清洁的方法。它需要更多地了解生成这种调用序列的其他代码。你有它的源代码吗？

其他代码是否必须保留在 asm 中？使用源代码，您可以调整 asm 代码中的偏移量以与现代 C ABI 调用约定兼容。

我从 1981 年开始使用 C 进行编程，并花了数年时间编写 mc68000 C 和汇编代码（用于应用程序、内核、设备驱动程序），所以我对问题空间有些熟悉。

Answer 2

这不是 gcc 的“故障”，它是 68k 架构，要求堆栈始终在 2 个字节上对齐。 所以根本没有办法打破硬件堆栈上的 2 字节对齐。

但是要使用原始程序，他们需要有地址 4(%sp)、5(%sp) 和 7(%sp)：

访问 ODD 内存地址之外的 word 或 long 值将立即触发 68000 上的对齐异常。

Answer 3

要使用 2 字节对齐而不是 4 字节对齐来获取整数参数，您可以通过 -mshort 将默认 int 大小更改为 16 位。您需要将代码中的所有int 替换为long（如果您希望它们为32 位宽）。执行此操作的粗略方法是将-Dint=long 也传递给您的编译器。显然，您将破坏 ABI 与使用 -mno-short 编译的目标文件的兼容性（这似乎是 gcc 的默认设置）。