RSP 不指向栈顶？

Question

我无法理解堆栈的工作原理。首先是我的小代码：

void func1 ( int z ) {
  int i = 1;
}

int main ( ) {
  func1 ( 89 );
  return 0;
}

我正在使用： Ubuntu 16.04 64 位， gcc 版本 5.4.0, gdb 版本 7.11.1。

我正在使用 GDB 进行调试，以查看编译器如何将函数参数压入堆栈。

当我在 RSP 指向的点检查堆栈时，我得到了这个：

(gdb) x/10xw $rsp
0x7fffffffdf20: 0xffffdf30  0x00007fff  0x00400525  0x00000000
0x7fffffffdf30: 0x00400530  0x00000000  0xf7a2e830  0x00007fff
0x7fffffffdf40: 0x00000000  0x00000000

当我打印出最新创建的变量的地址时，我得到了这个：

(gdb) p &i
$4 = (int *) 0x7fffffffdf14 

当我打印出移交给函数的变量地址时，我得到了：

(gdb) p &z
$5 = (int *) 0x7fffffffdf0c

堆栈的数量越来越少。

所以我认为RSP 总是指向堆栈的顶部，这意味着当我调用此命令x/10xw $rsp 时，我可以看到函数中的所有变量，但我看不到它们在那里。

此命令后的第一个地址远高于变量z 的地址。因此，我猜测 RSP 点不在堆栈顶部。

我还想知道的是，i 的地址高于z 的地址。 由于i 比z 更晚被推入堆栈，所以在我看来i 必须是比z 低的地址。

我希望有人能解释一下为什么会这样。

编辑：我找到了答案！ 这是编译器的优化。在func1() 中，RSP 寄存器没有指向堆栈的“顶部”，因为它没有必要。如果在func1() 中调用了另一个函数，那只是必要的。所以编译器看到了这一点，并没有减少RSP 寄存器。

这是我的汇编代码，在func1() 中没有函数调用：

   0x00000000004004d6 <+0>:     push   rbp
   0x00000000004004d7 <+1>:     mov    rbp,rsp
   0x00000000004004de <+8>:     mov    DWORD PTR [rbp-0x14],edi
   0x00000000004004e1 <+11>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x1
   0x00000000004004e8 <+18>:    mov    eax,0x0
   0x00000000004004f3 <+29>:    leave  
   0x00000000004004f4 <+30>:    ret 

所以你看不到 SUB 调用减少 RSP。

现在来自func1() 的代码带有函数调用：

   0x00000000004004d6 <+0>:     push   rbp
   0x00000000004004d7 <+1>:     mov    rbp,rsp
   0x00000000004004da <+4>:     sub    rsp,0x20  
   0x00000000004004de <+8>:     mov    DWORD PTR [rbp-0x14],edi
   0x00000000004004e1 <+11>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x4],0x1
   0x00000000004004e8 <+18>:    mov    eax,0x0
   0x00000000004004ed <+23>:    call   0x4004f5 <func2>
   0x00000000004004f2 <+28>:    nop
   0x00000000004004f3 <+29>:    leave  
   0x00000000004004f4 <+30>:    ret    

所以你可以看到SUB 调用减少RSP。所以RSP 可以指向“顶部”。

Answer 1

x86 的约定是堆栈“向下”增长为递减地址。

堆栈的“顶部”只是最近推送的位置；它不是基于地址的相对值。堆栈可以在地址空间中“向上”或“向下”增长 - 哎呀，对于某些实现（例如链表），地址甚至不必是连续的。

This page 用图表解释得很清楚。