当我只有一个 4 字节的局部变量时，为什么在这个反汇编中堆栈增长了 16 字节？

Question

我无法理解为什么编译器选择以我编写的代码的方式偏移堆栈空间。

我正在玩弄 Godbolt 的 Compiler Explorer 以研究 C 调用约定，这时我想出了一个简单的代码，让我对它的选择感到困惑。

代码位于this link。我选择了 GCC 8.2 x86-64，但我的目标是 x86 处理器，这很重要。 Bellow 是 C 代码的转录和 Compiler Explorer 报告的生成程序集。

// C code
int testing(char a, int b, char c) {
    return 42;
}

int main() {
    int x = testing('0', 0, '7');

    return 0;
}

; Generated assembly
testing(char, int, char):
        push    ebp
        mov     ebp, esp
        sub     esp, 8
        mov     edx, DWORD PTR [ebp+8]
        mov     eax, DWORD PTR [ebp+16]
        mov     BYTE PTR [ebp-4], dl
        mov     BYTE PTR [ebp-8], al
        mov     eax, 42
        leave
        ret
main:
        push    ebp
        mov     ebp, esp
        sub     esp, 16
        push    55
        push    0
        push    48
        call    testing(char, int, char)
        add     esp, 12
        mov     DWORD PTR [ebp-4], eax
        mov     eax, 0
        leave
        ret

从现在开始看汇编列，据我了解，第15行负责为局部变量保留堆栈中的空间。问题是我只有一个本地 int 并且偏移量是 16 个字节而不是 4 个。这感觉像是在浪费空间。

这是否与单词对齐有关？但即使是这样，如果通用寄存器的大小是4字节，那么这种对齐不应该是4字节吗？

我看到的另一件奇怪的事情是关于testing 函数的本地chars 的位置。它们似乎在堆栈中每个占用 4 个字节，如第 7-8 行所示，但只有较低的字节被操作。为什么不每个只使用 1 个字节？

这些选择可能是出于好意，我真的很想了解它们的目的（或者是否没有目的）。或者，也许我只是感到困惑，并没有完全理解。

Answer 1

因此，正如 @PeterCordes 所述，通过 cmets，我可以确定堆栈增长问题是由于 i386 SystemV ABI 要求造成的。

字符对齐的原因可能是由于 GCC 的默认行为来提高速度，这可能是从 @Ped7g 的评论中推断出来的。虽然不确定，但对我来说这已经是一个足够好的答案了。

Answer 2

如今，以这种大小的倍数获取堆栈空间很常见，原因如下：

• 缓存行通过在缓存中维护整个数据来支持这种行为。
• 预分配临时空间，避免在 cpu 需要一些临时存储时使用推送和弹出指令。
• 单独的 push 和 pop 指令会降低流水线的执行速度，因为它要求在执行下一条指令之前更新数据。这解耦了连续指令之间的数据依赖关系，让它们运行得更快。

出于这个原因，实际的编译器会指定要以这种方式设计的 ABI。