主页 / coding / 问题 / 79117624
Accepted
Netch
Asked: 2024-10-23 18:57:42 +0800 CST

为什么现代调用约定在寄存器中传递可变参数？

  • 772

如果我们查看一些现代调用约定，例如x86-64 SysV 样式或 AArch64 样式（文档 aapcs64.pdf，标题为“Arm® 64 位架构的程序调用标准”），我们会看到明确的注释，即可变参数的传递方式与其他参数相同。例如，open(path, mode, cflags)x86-64 上的函数调用将在 RDI 中获取路径，在 RSI 中获取模式，并在 RDX 中获取（唯一的可变参数）cflags。

毫无疑问，将静态参数集传递到寄存器中有利于节省资源。但是，如果我们研究一个函数，该函数随后解释参数并调用va_start它们，我们将看到它va_start被转换为将所有可能的参数（通常比实际存在的参数多得多）放入堆栈；例如，printfvia的完整模拟vfprintf以以下内容开头（我压缩了相似的行以避免列表太长）：

my_printf:
        endbr64
; nearly unconditional saving
        subq    $216, %rsp
        movq    %rsi, 40(%rsp)
<...>
        movq    %r9, 72(%rsp)
        testb   %al, %al
        je      .L2
        movaps  %xmm0, 80(%rsp)
<...>
        movaps  %xmm7, 192(%rsp)
; repacking into registers for enclosed vfprintf
.L2:
        movq    %fs:40, %rax
        movq    %rax, 24(%rsp)
        xorl    %eax, %eax
        movl    $8, (%rsp)
        movl    $48, 4(%rsp)
        leaq    224(%rsp), %rax
        movq    %rax, 8(%rsp)
        leaq    32(%rsp), %rax
        movq    %rax, 16(%rsp)
        movq    %rsp, %rcx
        movq    %rdi, %rdx
        movl    $1, %esi
; finally, call the function
        movq    stdout(%rip), %rdi
        call    __vfprintf_chk@PLT
... skipped epilogue

此处 VA 帧有 192 个字节。类似地，AArch64 版本推送 184 个字节（x1..x7 和 q0..q7）。

如果任何函数调用的可变参数尾部始终放在堆栈上，那么代码就会变得简单得多，运行时也会更便宜，因为不需要进行任何打包和复制。va_start会减少到将可变参数列表起始位置（在堆栈中）移动到变量的一次移动。这就是它在 i386 上的实际工作方式（其中所有参数都在堆栈上传递）。Linux/i386 的相同简单包装器的汇编输出：

my_printf:
        pushl   %ebx
        subl    $8, %esp
        call    __x86.get_pc_thunk.bx
        addl    $_GLOBAL_OFFSET_TABLE_, %ebx
        leal    20(%esp), %eax ; <--- This is va_start
        pushl   %eax ; VA pointer pushed for vfprintf
        pushl   20(%esp)
        pushl   $1
        movl    stdout@GOT(%ebx), %eax
        pushl   (%eax)
        call    __vfprintf_chk@PLT

这里的问题是：为什么可变参数的实现（至少对于 x86-64 和 aarch64 而言）如此复杂且浪费资源？

（我可以想象，在某些情况下，在同一个函数的函数声明中，应该同样允许使用两种风格，既有固定参数的风格，也有可变参数列表的风格。但我不知道有这样的情况。所提到的open不太可能是这种情况。）

似乎已解决：导致这种设计的因素是需要以声明的方式支持 C 遗留的“无原型”函数（详细信息请参阅@fuz 的回答），在不同的地方，有或没有原型，但使用与实际应用的签名一致。

c

1 个回答

  1. Best Answer

    请注意，并非所有调用约定都这样做。例如，macOS 上使用的 AArch64 调用约定在堆栈上传递可变参数。

    也就是说，在寄存器中传递可变参数的一个关键动机是，这使得调用者和被调用者都不需要知道函数是否是可变的。例如，如果你要调用一个无原型的函数，声明如下：

    int printf();

    您无法知道它是否是可变函数。但是，由于可变函数和非可变函数具有相同的调用约定，因此调用者可以简单地将 AL 设置为可变函数并调用它，如果不是，则被调用者将忽略 AL。

    在 macOS 调用约定中这是不可能的，因为执行不使用原型一致声明可变函数的程序将会失败。

    • 6

相关问题