Структура штабеля

Среда IA-32 использует штабель, который — при вызовах функции — составляет выровненных 16 байтов, становится нисходящим, и содержит локальные переменные и параметры функции. Каждая подпрограмма может добавить информацию о связи к своему стековому фрейму, но это не требуется, чтобы делать так. Рисунок 1 показывает штабель прежде и во время вызова подпрограммы. (Чтобы помочь предотвратить выполнение вредоносного кода на штабеле, GCC защищает штабель от выполнения.)

Указатель вершины стека (SP) указывает на нижнюю часть штабеля. Стековые фреймы содержат следующие области:

• Область параметра хранит параметры, которые вызывающая сторона передает вызванной подпрограмме. Эта область находится в стековом фрейме вызывающей стороны.

• Область связи содержит адрес следующей инструкции вызывающей стороны.

• Сохраненный (дополнительный) указатель кадра содержит базовый адрес стекового фрейма вызывающей стороны.

  Можно использовать gcc -fomit-frame-pointer опция заставить компилятор не сохранить, установите и восстановите указатель кадра в вызовах функции, для которых не нужно один, делая регистр EBP доступным для общего использования. Однако выполнение так может повредить отладку.

• Локальная область хранения содержит локальные переменные подпрограммы и значения регистров, которые должны быть восстановлены перед вызванными функциональными возвратами. Посмотрите Сохранение Регистра для подробных данных.

• Сохраненная область регистров содержит значения регистров, которые должны быть восстановлены перед вызванными функциональными возвратами. Посмотрите Сохранение Регистра для подробных данных.

В этой среде не фиксируется размер стекового фрейма.

Прожурналы и эпилоги

Вызванная подпрограмма ответственна за выделение ее собственного стекового фрейма. Эта работа выполняется разделом кода, названного Прологом, который компилятор помещает перед организацией функции. После организации функции компилятор помещает эпилог для восстановления процесса к состоянию, которым это было до вызова подпрограммы.

Пролог выполняет следующие задачи:

1. Продвигает значение указателя стекового фрейма (EBP) на штабель.

2. Устанавливает указатель стекового фрейма на значение указателя вершины стека (ESP).

3. Продвигает значения регистров, которые должны быть сохранены (EDI, ESI и EBX) на штабель.

4. Выделяет площадь в стековом фрейме для локального хранения.

Эпилог выполняет эти задачи:

1. Освобождает пространство, использованное для локального хранения в штабеле.

2. Восстанавливает сохраненные регистры (EDI, ESI, EBX, EBP) путем сования значений экономил на штабеле Прологом.

3. Возвраты.

Перечисление 1 показывает определение simp функция.

  Определение перечисления 1 simp функция

#include <stdio.h>

void simp(int i, short s, char c) {

    printf("Hi!\n");

}

Перечисление 2 показывает возможный Пролог к simp функция.

  Пролог перечисления 2 В качестве примера

pushl   %ebp            ; save EBP

movl    %esp,%ebp       ; copy ESP to EBP

pushl   %ebx            ; save EBX

subl    $0x24,%esp      ; allocate space for local storage

Перечисление 3 показывает возможный эпилог для simp функция.

  Эпилог перечисления 3 В качестве примера

addl    $0x24,%esp      ; deallocate space for local storage

popl    %ebx            ; restore EBX

popl    %ebp            ; restore EBP

ret                     ; return

Передача параметров

Компилятор придерживается соблюдающих правил когда передающие параметры подпрограммам:

1. Вызывающая сторона гарантирует, что штабель составляет 16 байтов, выровненных при вызове функции.

2. Вызывающая сторона выравнивает невекторные параметры 4-байтовым границам (на 32 бита).

   Размер каждого параметра является кратным числом 4 байтов с дополнением хвоста при необходимости. Поэтому 8-разрядным и 16-разрядным интегральным типам данных способствуют на 32-разрядный, прежде чем они будут продвинуты на штабель.

3. Вызывающая сторона помещает параметры в область параметра в обратном порядке в 4-байтовые блоки. Т.е. самый правый параметр имеет самый высокий адрес.

4. Вызывающая сторона помещает все поля структур (или объединения) без векторных элементов в области параметра. Эти структуры составляют выровненные 4 байта.

5. Структуры мест вызывающей стороны с векторными элементами на штабеле, 16 байтов выровнялись. Каждый вектор в структуре составляет выровненных 16 байтов.

6. Вызывающая сторона помещает 64-разрядные векторы (__m64) на области параметра, выровненной к 8-байтовым границам.

7. Вызывающая сторона помещает векторы 128-разрядные векторы (__m128, __m128d, и __m128i) в регистрах XMM0 через XMM3). Когда применимые регистры XMM исчерпываются, вызывающая сторона помещает 128-разрядные векторы в область параметра. Вызывающая сторона выравнивает 128-разрядные векторы в области параметра к 16-байтовым границам.

В целом вызывающая сторона ответственна за удаление всех параметров, используемых в вызове функции после вызванных функциональных возвратов. Единственное исключение является параметрами, сгенерированными автоматически GCC. Когда функция возвращает структуру или объединение, больше, чем 8 байтов, вызывающая сторона передает указатель на надлежащее хранение как первый параметр функции. GCC добавляет этот параметр автоматически в сгенерированном коде. Посмотрите Результаты Возврата для получения дополнительной информации. Например, компилятор перевел бы код, показанный в Перечислении 4 машинному языку, как будто это было записано как показано в Перечислении 5.

Перечисление 4  Используя большую структуру — исходный код

typedef struct {

    float ary[8];

} big_struct;

big_struct callee(int a, float b) {

    big_struct callee_struct;

    ...

    return callee_struct;

}

caller() {

    big_struct caller_struct;

    caller_struct = callee(3, 42.0);

}

Перечисление 5  Используя большую структуру — интерпретация компилятора

typedef struct {

    float ary[8];

} big_struct;

void callee(big_struct *p, int a, float b)

{

    big_struct callee_struct;

    ...

    *p = callee_struct;

    return;

}

caller() {

    big_struct caller_struct;

    callee(&caller_struct, 3, 42.0);

}

Передача параметров основополагающих типов данных

Примите функцию foo объявляется как это:

void foo(SInt32 i, float f, double d, SInt16 s, UInt8 c);

Рисунок 2 иллюстрирует размещение параметров в области параметра при вызове функции. Отметьте дополнение, добавленное для выравнивания штабеля в 16 байтах.

Передающие структуры и векторы

Примите структуру data и функция bar объявляются как это:

struct data {

float f;

long long l;

__m128 vf;

};

void bar(SInt32 i, UInt8 c, struct data b, __m128i vi, void* p);

Рисунок 3 иллюстрирует размещение параметров в области параметра, 16-байтовом дополнении выравнивания штабеля при вызове и регистрах XMM.

Возврат результатов

Это - то, как функции передают результаты своим вызывающим сторонам:

• Скалярные значения. Скалярные значения включают структуры, содержащие только одно скалярное значение.

  • Вызванная функция помещает интеграл или результаты указателя в EAX.

  • Вызванная функция помещает результаты с плавающей точкой в ST0.

  • Вызывающая сторона удаляет значение из этого регистра, даже когда это не использует значение.

• Структуры. Вызванная функция возвращает структуры согласно их выровненному размеру.

  • Структуры 1 или 2 байта в размере помещаются в EAX.

  • Структуры 4 или 8 байтов в размере помещаются в: EAX и EDX.

  • Структуры других размеров помещаются в адрес, предоставленный вызывающей стороной. Например, язык C++ иногда вынуждает компилятор возвратить значение в памяти, когда это обычно возвращалось бы в регистрах. Посмотрите Передающие Параметры для получения дополнительной информации.

• Векторы.

  • Вызванная функция помещает векторы в адресе, предоставленном вызывающей стороной.

Сохранение регистра

Таблица 3 перечисляет регистры архитектуры IA-32, используемые в этой среде и их энергозависимости в вызовах процедуры. Регистры, которые должны сохранить их значение после вызова функции, вызывают энергонезависимые.