可变参数变量如何在堆栈上表示？

Question

我试图使用此代码实现我自己的可变参数函数。相反，我得到了 UB。

#include <stdio.h>

void test(int a, ...)
{
    char* arg_a = (char*)&a;
    char* arg_b = arg_a + sizeof(int);
    printf("%c", *arg_b);
}

int main(){
    test(1, 'a');
}

那么为什么这个程序不打印字母a？难道不期望参数1（test()）将被写入函数堆栈帧中的低地址例如：0000 0004（因为0000 0000将保留用于返回地址）然后是arg_a在第一个 arg 之后的更高地址中？

我猜这个结果是因为编译器优化的原因，还是有其他原因？

Answer 1

难道不期望参数 1（test() 的）将被写入函数堆栈帧中的低地址，例如：0000 0004（因为 0000 0000 将被保留用于返回地址），然后是更高的 arg_a第一个 arg 后面的地址？

这是很久以前它的工作方式，但基本上所有 ABIs 用于自 1990 年代中期以来定义的全脂处理器（与微控制器相反），将前几个参数放在寄存器中，以使函数调用更快。他们这样做无论是否被调用者是可变参数。您无法使用指针算术访问寄存器，因此您尝试做的事情完全不可能。由于这一变化，如果您查看任何当前一代编译器提供的stdarg.h 的内容，您将看到va_start、va_arg 和va_end 是使用编译器内在函数定义的，类似于

#define va_start(ap, last_named_arg) __builtin_va_start(ap, last_named_arg)
// etc

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您可能会误以为参数仍在堆栈中，因为大多数 32 位 x86 ABI 是在 1980 年代后期定义的（与 80386 和 80486 同时代）并且它们确实将所有参数放在堆栈上。我记得的唯一例外是Win32“fastcall”。然而，64 位 x86 ABI 是在 2000 年代初（与 AMD K8 同期）定义的，它们将参数放入寄存器中。

您的代码将无法可靠地运行即使您为 32 位 x86（或任何其他将所有参数放入堆栈的旧 ABI）编译它，因为它违反了关于偏移指针的 C 标准。指针arg_b 不指向“内存中a 旁边的任何内容”，它指向nothing。 （正式地，它指向一个元素超过一个元素数组的末尾，因为所有非数组对象都被视为一个元素数组的唯一元素，用于指针算术目的。您可以执行计算这个的算术指针，但不能取消引用它。）取消引用arg_b 会给程序未定义的行为，这意味着允许编译器任意“错误编译”它。