在 x86 中使用 `and rsp,-16` 进行堆栈对齐

Question

考虑这个“Hello world”x86 程序：

    bits 64
    global main
    extern puts

    section .text
main:
    push rbp
    mov rdi, msg
    call puts
    pop rbp
    ret

    section .data
msg:db "Hello world!", 10, 0

我理解

push rbp

指令的目的是将外部子程序

puts

的堆栈指针与16字节边界对齐。执行此指令后，

rsp

将错位 8 个字节，因为

rbp

的大小为 8 个字节。但

call

指令会将返回地址压入堆栈，因此

rsp

将再次减8。然后在执行

puts

子例程中的第一条指令之前，堆栈将被对齐。

还有其他方法可以对齐堆栈指针。例如，this相关问题的最佳答案表明，当我不知道堆栈指针是否对齐时，我可以这样做

and rsp,-16

。上面的程序可能会变成

    bits 64
    global main
    extern puts

    section .text
main:
    push rbp
    mov rbp, rsp
    and rsp,-16  ; after this instruction, expect rsp to be divisible by 16 (0b10000)
    mov rdi, msg
    call puts
    mov rsp, rbp ; restore the old stack pointer
    pop rbp
    ret

    section .data
msg:db "Hello world!", 10, 0

令我困惑的是，如果我在

and rsp,-16

指令之前执行

call

，然后在

call

之后隐式将返回地址压入堆栈，那么在执行

puts

中的第一条指令时，堆栈不会错位8个字节吗？子程序？也许我误解了如何正确使用

and rsp,-16

。

Answer 1

好吧，我想我明白了我的误解。在 System V ABI 调用约定中，要求在执行

rsp % 16 == 0

指令之前堆栈指针必须是 16 字节对齐（即

call

）。

在我编写的第一个 hello world 示例中，在进入

main

函数时，堆栈指针未对齐 8。呃，为什么？那么，在 Linux 中，程序的真正入口点是

_start

而不是

main

。堆栈指针在

_start

的开头是 16 字节对齐的，但在程序控制从

_start

传递到

main

后，堆栈指针错位了 8 个字节。所以这就是为什么我们需要使用

push rbp

来对齐

puts

子例程的堆栈指针。