理解gcc -S输出

Question

我在x86_64上对下面这个非常复杂的程序执行了gcc -S:

int main() {
    int x = 3;
    x = 5;
    return 0;
}

我得到的是：

       .file   "main.c"
        .text
.globl main
        .type   main, @function
main:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
        movl    $3, -4(%rbp)
        movl    $5, -4(%rbp)
        movl    $0, %eax
        leave
        .cfi_def_cfa 7, 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE0:
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (GNU) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-3)"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

我想知道是否有人可以帮我理解输出或者给我一些解释的链接。具体来说，cfi, LFB0, LFE0, leave 是什么意思？我只能找到关于这些的这篇文章，但是我无法完全理解它的用途。此外，在这种情况下，ret 是做什么的？我猜它会返回到__libc_start_main()，然后调用do_exit()，这正确吗？

- Shmoopy

Answer 1

.cfisomething指令会导致编译器生成额外的数据。这些数据有助于在指令引发异常时遍历调用栈，以便找到并正确执行异常处理程序（如果有的话）。调用栈信息对于调试非常有用。这些数据很可能会进入可执行文件的一个单独部分，不会插入到您代码的指令之间。

.LFsomething:只是常规标签，可能被额外的与异常相关的数据所引用。

leave和ret是CPU指令。

leave相当于：

movq    %rbp, %rsp
popq    %rbp

它会撤销这两个指令的效果。

pushq   %rbp
movq    %rsp, %rbp

通过从rsp减去某个值来在栈上为变量分配空间的指令。

ret用于函数返回。它从栈中弹出返回地址并跳转到该地址。如果是__libc_start_main()调用了main()，那么它会返回到那里。

- Alexey Frunze

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在这种体系结构中，GCC的所有本地标签都以“.L”开头并以数字结尾。只有以“.L”和数字为标签的是跳转目标。在其他字母之间具有某些目的的标签则不同。在这种情况下，“FB”代表“函数开始”，“FE”代表“函数结束”，它们可能已经不再使用了。如果我没记错的话，它们曾经在GCC自己计算异常处理数据而不是由汇编器完成时是必需的，并且它们仍然存在是因为x86后端非常复杂，很难确定它们是否不必要。 - zwol

Answer 2

1. .LFB0, .LFE0 只是本地标签。

2. .cfi_startproc 用于每个函数的开头，函数结束时使用 .cfi_endproc。

   • 这些汇编指令帮助汇编器将调试和堆栈展开信息放入可执行文件中。

3. leave 指令是 x86 汇编指令，其作用是恢复调用函数的堆栈帧。

最后，在 ret 指令之后，会发生以下事情：

• %rip 包含返回地址
• %rsp 指向调用者推送的参数，这些参数没有适配 amd64 上用于传递参数的六个寄存器 (%rdi，%rsi，%rdx，%rcx，%r8，%r9)
• 被调用函数可能会破坏参数
• %rax 包含返回值（或垃圾值，如果函数为 void）（或者如果返回值大小大于 8 字节但小于或等于 16 字节，则 %rax 和 %rdx 包含返回值¹）
• %r10，%r11 可能会损坏
• %rbp，%rbx，%r12，%r13，%r14，%r15 必须包含调用时的内容

更多信息可以在这里找到：（SO 问题） 和 （标准 PDF）。

或者，在 32 位系统上：

• %eip 包含返回地址
• %esp 指向由调用者推送的参数
• 被调用的函数可能已经破坏了参数
• %eax 包含返回值（如果函数是void，则为垃圾）
• %ecx，%edx 可能已被破坏
• %ebp，%ebx，%esi，%edi 必须包含调用时的内容

- Travis G