如果我没有包含头文件，为什么在调用函数之前会清除EAX？

Question

以下是需要翻译的内容：

在下面的C代码中：

#include <stdio.h>
int main(void){getchar();}

它生成以下汇编代码：

main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
                 # no extra instruction here when header is included
        call    getchar
        mov     eax, 0
        pop     rbp
        ret

然而，如果我在文件中不包含stdio.h，那么它仍然可以编译，但会添加一个看起来像是随机的mov eax, 0指令：

这里是Compiler Explorer：https://godbolt.org/z/3fTcss。这只是"未定义行为"的一部分，还是在call getchar之前添加该指令有特殊原因？

- carl.hiass

---

没有原型，编译器会生成处理可变参数函数的代码以确保安全性，这意味着需要将 al 清零。 - Jester

@Jester：我理解为我不能一次传递256个数字给snprintf。 - Joshua

你可以。al 只是表示使用的向量寄存器数量，最多为8个（xmm0-xmm7）。其余的参数放在堆栈上。 - Jester

我想知道为什么编译器没有使用 xor 来清除 eax。 - Simon Richter

@SimonRichter，在-O2及以上优化级别下会有影响。在此之中插入一个零的mov指令只是未经优化、明显且接近C语言版本的代码。 - TooTea

Answer 1

没有头文件时，gcc在使用getchar函数时会提供一个隐式声明，就好像你之前已经声明了它一样。

int getchar();

这种行为曾经由旧版本的C标准保证。当前版本将使用先前未声明的函数视为未定义的行为，但是gcc仍然作为扩展提供旧的行为。

这个声明没有提供关于getchar需要的参数类型的信息。（请记住，与C++不同，()声明的函数不表示不带参数，而是表示参数是未指定的，程序员需要知道函数需要哪些参数并传递正确数量和类型的参数）。对于编译器来说，它甚至可以是可变参数的，并且根据x86-64 SysV ABI，可变参数函数期望在al中传递使用的向量寄存器的数量。这里没有使用向量寄存器，因此编译器在调用之前将al设置为0。（实际上将所有rax置零更有效率，所以编译器会这样做。）

- Nate Eldredge

---

C语言标准一开始就规定，隐式声明的函数和没有原型声明的函数不能是可变参数函数。但大多数编译器仍然支持此功能。 - prl

@prl：等等，什么？最早的C语言在声明中没有参数类型。 - Joshua

@Joshua：第一个C标准（C89）确实如此。您说得对，早期的非标准C没有这样做。 - Nate Eldredge

当前版本不使用未声明函数UB。实现必须发出诊断，可以停止编译，或者隐式定义该函数并像在C89中一样继续编译。我没有查看标准本身，但至少引用了C99理由文件此处。 - Ruslan