X86-64 CPU架构以及64 位GCC对程序编译处理的一些变化

作者：Jochen1986

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1. 通用寄存器全部扩展到了64位，寄存器名称前面由R开头，如RAX, RBX, RCX, RDX, RSI和RDI；
2. 指令指针（Instruction pointer）、基址指针（base pointer）以及堆栈指针（stack

   pointer）也全部扩展到了64位，这些专用寄存器分别称为RIP，RBP，RSP；

3. 添加了8个通用寄存器R8~R15；
4. 指针长度为64位即8-bytes长度；
5. 涉及到栈操作的Push/pop指令入栈出栈操作数的长度为64位即8-bytes长度；
6. 函数参数主要依靠6个寄存器来传递，当寄存器不够用时才把参数压入栈中存储。按存储参数的顺序（从左到右）依次为RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9；
7. 最大canonical address大小为0x00007FFFFFFFFFFF.
8. GCC对函数局部变量分配的空间大小为16字节的倍数，例如分配char a[15]，则回从[RBP-0X10]地址开始存放局部变量，若定义char a[17]，则从[RBP-0X20]地址开始存放局部变量；
9. GCC对函数局部变量分配空间有以下几种方式：

   （1）当函数内部有调用其他外部函数（有CALL指令）的时候，使用SUB RSP , 0xXX指令分配栈空间, 然后使用MOV [RBP-X], 0xXX的形式入栈，如果没有对局部变量初始化，而且函数后面也没有使用这一变量，则GCC不会为其开辟空间。

   （2）当函数内部没有调用其他外部函数时，在进行prologue操作（即push rbp; mov rbp, rsp）之后，不会有SUB RSP , 0xXX指令开辟栈空间的操作，而是直接使用MOV QWORD PTR [RBP-0xXX], 0xXX的方式直接使用栈空间；

   （3）当函数内部静态调用lib库函数的时候，因为此时被调用函数内联到了主调函数里面，所以不会有CALL指令，仍然按（2）的方式操作。