14

我想看看一个小的 Rust 函数的汇编输出：

pub fn double(n: u8) -> u8 {
    n + n
}

我使用Godbolt Compiler Explorer来生成和查看程序集（-O当然是使用标志）。它显示了这个输出：

example::double:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    add     dil, dil
    mov     eax, edi
    pop     rbp
    ret

现在我有点困惑，因为有一些指令似乎没有做任何有用的事情push rbp：mov rbp, rsp和pop rbp. 据我了解，我认为单独执行这三个指令不会有任何副作用。那么为什么 Rust 优化器不删除那些无用的指令呢？

为了比较，我还测试了一个 C++ 版本：

unsigned char doubleN(unsigned char n) {
    return n + n;
}

汇编输出（带-O标志）：

doubleN(unsigned char): # @doubleN(unsigned char)
    add dil, dil
    mov eax, edi
    ret

事实上，这里缺少上面的那些“无用”指令，正如我对优化输出所期望的那样。

4

1 回答 1

23

简短的回答：Godbolt 添加了一个-C debuginfo=1标志，强制优化器保持所有指令管理帧指针。当使用优化且没有调试信息进行编译时，Rust 也会删除这些指令。

这些指令在做什么？

这三个指令是函数 prologue 和 epilogue的一部分。特别是，他们在这里管理所谓的帧指针或基指针（rbp在 x86_64 上）。注意：不要将基指针与堆栈指针混淆（rsp在 x86_64 上）！基指针始终指向当前堆栈帧内：

                          ┌──────────────────────┐                         
                          │  function arguments  │                      
                          │         ...          │   
                          ├──────────────────────┤   
                          │    return address    │   
                          ├──────────────────────┤   
              [rbp] ──>   │       last rbp       │   
                          ├──────────────────────┤   
                          │   local variables    │   
                          │         ...          │   
                          └──────────────────────┘

基指针的有趣之处在于它指向堆栈中的一块内存，该内存存储rbp. 这意味着我们可以很容易地找到前一个堆栈帧的基指针（来自调用“us”的函数的那个​​）。

更好的是：所有基指针都形成类似于链表的东西！我们可以很容易地跟随所有last rbp的 s 向上走。这意味着在程序执行期间的每一点，我们都确切地知道哪些函数调用了哪些其他函数，这样我们最终会“在这里”。

让我们再次查看说明：

; We store the "old" rbp on the stack
push    rbp

; We update rbp to hold the new value
mov     rbp, rsp

; We undo what we've done: we remove the old rbp
; from the stack and store it in the rbp register
pop     rbp

这些说明有什么用？

基指针及其“链表”属性对于调试和分析程序行为（例如分析）非常重要。如果没有基指针，生成堆栈跟踪和定位当前执行的函数会更加困难。

此外，管理帧指针通常不会减慢很多速度。

为什么优化器不删除它们，我该如何强制执行？

如果Godbolt 没有传递-C debuginfo=1给编译器，它们通常会是。这指示编译器保留与帧指针处理相关的所有内容，因为我们需要它进行调试。请注意，调试本身并不需要帧指针——其他类型的调试信息通常就足够了。存储任何类型的调试信息时都会保留帧指针，因为在 Rust 程序中仍然存在一些与删除帧指针相关的小问题。这个 GitHub tracking issue正在讨论这个问题。

您可以通过自己添加标志-C debuginfo=0来“撤消”它。这导致与 C++ 版本完全相同的输出：

example::double:
    add     dil, dil
    mov     eax, edi
    ret

您还可以通过执行以下命令在本地对其进行测试：

$ rustc -O --crate-type=lib --emit asm -C "llvm-args=-x86-asm-syntax=intel" example.rs

如果您未显式打开调试信息，则使用优化 ( ) 进行编译-O会自动删除处理。rbp

于 2017-08-09T09:04:04.130 回答