对简单的汇编代码（IA32）感到困惑

Question

考虑以下 C 函数：

void f1(int i) 
{ 
    int j=i+a; 
}

int f2(int i) 
{
    return i+a; 
}

以及他们的汇编语言翻译（由讲师提供）：

#f1 translation :

subl $8, %esp 
movl 12(%esp), %eax 
movl %eax, 4(%esp) 
movl 4(%esp), %eax 
addl a, %eax 
movl %eax, (%esp) 
addl $8, %esp 
ret

#f2 translation :

subl $8, %esp 
movl 12(%esp), %eax 
movl %eax, 4(%esp) 
movl a, %eax 
movl %eax, (%esp) 
movl (%esp), %eax 
addl 4(%esp), %eax 
addl $8, %esp 
ret

我试图画出并写下这两个汇编代码的每一步，但我根本看不出这两者是如何导致不同的 C 代码的。

按照惯例，寄存器 %eax 包含函数的返回值。如果我没记错的话，寄存器 %eax 在 BOTH 汇编代码的末尾包含值 (i+a) 尽管 f1 不返回任何内容。

1) 为什么会这样？究竟是什么表明一个函数正在返回一个值？

另外，在这两个代码中，我们有两行这样的两行：

movl %eax, (%esp) 
movl (%esp), %eax

最后一个似乎是多余的，2) 不是吗？

Answer 1

如果 ABI 说 EAX 包含返回值，则返回某些内容的函数将在那里具有返回值。如果函数不返回任何内容，则寄存器可能包含任何内容。在这种情况下它可能是相同的值，我没有阅读代码。

如果调用函数没有读取返回值，那么该寄存器包含什么并不重要。所以这都是关于调用者和被调用函数的。他们必须遵守 ABI。如果调用了 void 函数，调用代码将永远不会尝试将该寄存器用作任何东西。

因此，汇编代码中没有任何内容表明该函数返回了某些内容。全部在 C 代码中。

至于 2，MOV 是多余的。这是因为您没有使用优化进行编译，所以编译器只会输出它想要的任何简单的东西，而且不是最优的。

Answer 2

如果您查看启用了优化的编译器输出，则更容易理解差异：

gcc 5.3 with -O3 -m32 on the Godbolt Compiler Explorer:

int a = 1234;  // global, not static or const, so it has to get loaded from memory

void f1(int i) { int j=i+a; }
// 3 : warning: unused variable 'j' [-Wunused-variable]
    ret

int f2(int i) { return i+a; }
    movl    a, %eax         # load a
    addl    4(%esp), %eax   # add i from its arg-passing location on the stack
    ret

f1 被完全优化掉，因为它没有外部可见的效果（没有返回值也没有副作用）。当函数返回时，局部变量会消失（超出范围），因此根本不需要计算它。 （因为不是volatile）

您的教授可能试图说明本地变量是如何存储在堆栈中的。 （C 称之为“自动”存储，而不是动态（malloc）或静态（全局和static）。）

gcc -O0 太吵了，无法很好地说明这一点，尤其是。将 args 从返回地址上方复制到本地的方式。

gcc -O0 大多只是将每个 C 语句直接转换为 asm，而不考虑函数的其余部分。而且，变量在语句之间存储/重新加载，而不是留在寄存器中。 （除了有时它们确实作为大型表达式的一部分保持实时）。

gcc -Og 只是稍微优化了一下，和源码对应得还不错。它仍然将f1 优化为一个空函数。 -O1 也是如此。