64位x86的函數調用棧布局

作者：[email protected]部落格：blog.focus-linux.net    linuxfocus.blog.chinaunix.net

為啥還要就64位的情況單開一篇文章呢，難道64位與32位不一樣嗎？

還是先看測試代碼：

#include stdlib.h>

#include stdio.h>

static void test(void *p1, void *p2, int p3)

{

    p1 = p1;

    p2 = p2;

    p3 = p3;

}

int main()

    void *p1 = (void*)1;

    void *p2 = (void*)2;

    int p3 = 3;

    test(p1, p2, p3);

    return 0;

編譯gcc -g -Wall test.c，調試進入test

(gdb) bt

#0 test (p1=0x1, p2=0x2, p3=3) at test.c:10

#1 0x0000000000400488 in main () at test.c:18

檢視寄存器bp

(gdb) info registers rbp

rbp 0x7fffab620d00 0x7fffab620d00

那麼檢查棧的内容

(gdb) x /16xg 0x7fffab620d00

0x7fffab620d00: 0x00007fffab620d30 0x0000000000400488

0x7fffab620d10: 0x00000000004004a0 0x0000000000000002

0x7fffab620d20: 0x0000000000000001 0x0000000300000000

0x7fffab620d30: 0x0000000000000000 0x00007f93bbaa11c4

0x7fffab620d40: 0x0000000000400390 0x00007fffab620e18

0x7fffab620d50: 0x0000000100000000 0x0000000000400459

0x7fffab620d60: 0x00007f93bc002c00 0x85b4aff07d2e87c7

0x7fffab620d70: 0x0000000000000000 0x00007fffab620e10

開始分析棧的内容：

1. 0x00007fffab620d30：為test調用者main的BP内容，沒有問題；

2. 0x0000000000400488：為test的傳回位址，與前面的bt輸出相符，沒有問題；

3. 0x00000000004004a0：——這個是什麼東東？？！！

4. 0x0000000000000002， 0x0000000000000001， 0x0000000300000000：這裡也有不少疑問啊？！

1. 這個0x00000003是第3個參數？因為是整數是以在64位的機器上，隻使用棧的一個單元的一半空間？

2. 參數的順序為什麼是3,1,2呢？難道是因為前兩個參數為指針，第三個參數為int有關？

我在工作中遇到了類似的問題，是以才特意寫了上面的測試代碼，就為了測試相同參數原型的函數調用棧的問題。看到這裡，感覺很奇怪，對于上面兩個問題很困惑啊。上網也沒有找到64位的x86函數調用棧的特别的資料。

難道64位機與32位機有這麼大的不同？！大家先想一下，答案馬上揭曉。

當遇到疑難雜症時，彙編則是王道：

(gdb) disassemble main

Dump of assembler code for function main:

0x0000000000400459 : push %rbp

0x000000000040045a : mov %rsp,%rbp

0x000000000040045d : sub $0x20,%rsp

0x0000000000400461 : movq $0x1,-0x10(%rbp)

0x0000000000400469 : movq $0x2,-0x18(%rbp)

0x0000000000400471 : movl $0x3,-0x4(%rbp)

0x0000000000400478 : mov -0x4(%rbp),%edx

0x000000000040047b : mov -0x18(%rbp),%rsi

0x000000000040047f : mov -0x10(%rbp),%rdi

0x0000000000400483 : callq 0x400448

0x0000000000400488 : mov $0x0,%eax

0x000000000040048d : leaveq

0x000000000040048e : retq

End of assembler dump.

看紅色部分的彙編代碼，為調用test時的處理，原來64位機器上，調用test時，根本沒有對參數進行壓棧，是以上面對于棧内容的分析有誤。後面的記憶體中存放的根本不是test的參數。看到彙編代碼，我突然想起，由于64位cpu的寄存器比32位cpu的寄存器要多，是以gcc會盡量使用寄存器來傳遞參數來提高效率。

讓我們重新運作程式，再次在test下檢視寄存器内容：

(gdb) info registers

rax 0x7f141fea1a60 139724411509344

rbx 0x7f14200c2c00 139724413742080

rcx 0x4004a0 4195488

rdx 0x3 3

rsi 0x2 2

rdi 0x1 1

rbp 0x7fff9c08d380 0x7fff9c08d380

rsp 0x7fff9c08d380 0x7fff9c08d380

這裡rdx，rsi和rdi清晰的顯示了三個參數的值，分别為3,2,1與前面的反彙編代碼相符。

而前面被當做參數的0x0000000000000002， 0x0000000000000001和0x00000003，其實為main中的局部變量p2, p1和p3的定義。如前面反彙編代碼中的藍色代碼，這三個局部變量在棧上的定義順序為p3, p1和p2，與棧的内容相符。

我寫本文的目的，主要是為了與大家分享一下64位機器上調試時需要注意的一個問題：函數調用時，編譯器會盡量使用寄存器來傳遞參數，這點與32位機有很大不同。在我們的調試中，要特别注意這點。

注：關于壓棧順序，參數的傳遞方式等等，都可以通過編譯選項來指定或者禁止的。本文的情況為GCC的預設行為。