汇编语言寄存器参数的缺点

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多年以来,Microsoft 在 32 位程序中包含了一种参数传递规则,称为 fastcall。如同这个名字所暗示的,只需简单地在调用子程序之前把参数送入寄存器,就可以将运行效率提高一些。相反,如果把参数压入堆栈,则执行速度就要更慢一点。

典型用于参数的寄存器包括 EAX、EBX、ECX 和 EDX,少数情况下,还会使用 EDI 和 ESI。可惜的是,这些寄存器在用于存放数据的同时,还用于存放循环计数值以及参与计算的操作数。

因此,在过程调用之前,任何存放参数的寄存器须首先入栈,然后向其分配过程参数,在过程返回后再恢复其原始值。例如,如下代码从 Irvine32 链接库中调用了 DumpMem:
push ebx               ;保存寄存器值
push ecx
push esi
mov esi,OFFSET array   ;初始 OFFSET
mov ecx,LENGTHOF array ;大小,按元素个数计
mov ebx, TYPE array    ;双字格式
call DumpMem           ;显示内存
pop esi                ;恢复寄存器值
pop ecx
pop ebx
这些额外的入栈和出栈操作不仅会让代码混乱,还有可能消除性能优势,而这些优势正是通过使用寄存器参数所期望获得的!此外,程序员还要非常仔细地将 PUSH 与相应的 POP 进行匹配,即使代码存在着多个执行路径。

例如,在下面的代码中,第 8 行的 EAX 如果等于 1,那么过程在第 17 行就无法返回其调用者,原因就是有三个寄存器的值留在运行时堆栈里。
push ebx                   ;保存寄存器值
push ecx
push esi
mov esi, OFFSET array      ;初始 OFFSET
mov ecx, LENGTHOF array    ;大小,按元素个数计
mov ebx, TYPE array        ;双字格式
call DumpMem               ;显示内存
cmp eax, 1                 ;设置错误标志?
je error_exit              ;设置标志后退出

pop esi                    ;恢复寄存器值
pop ecx
pop ebx
ret
error_exit:
mov edx, offset error_msg
ret
不得不说,像这样的错误是不容易发现的,除非是花了相当多的时间来检查代码。

堆栈参数提供了一种不同于寄存器参数的灵活方法:只需要在调用子程序之前,将参数压入堆栈即可。比如,如果 DumpMem 使用了堆栈参数,就可以通过如下代码对其进行调用:
push TYPE array
push LENGTHOF array
push OFFSET array
call DumpMem
子程序调用时,有两种常见类型的参数会入栈:
  • 值参数(变量和常量的值)
  • 引用参数(变量的地址)

值传递

当一个参数通过数值传递时,该值的副本会被压入堆栈。假设调用一个名为 AddTwo 的子程序,向其传递两个 32 位整数:
.data
val1 DWORD 5
val2 DWORD 6
.code
push val2
push val1
call AddTwo
执行 CALL 指令前,堆栈如下图所示:


C++ 编写相同的功能调用则为

int sum = AddTwo(val1, val2);

观察发现参数入栈的顺序是相反的,这是 C 和 C++ 语言的规范。

引用传递

通过引用来传递的参数包含的是对象的地址(偏移量)。下面的语句调用了 Swap,并传递了两个引用参数:

push OFFSET val2
push OFFSET val1
call Swap

调用 Swap 之前,堆栈如下图所示:


在 C/C++ 中,同样的函数调用将传递 val1 和 val2 参数的地址:

Swap(&vail, &val2);

传递数组

高级语言总是通过引用向子程序传递数组。也就是说,它们把数组的地址压入堆栈。然后,子程序从堆栈获得该地址,并用其访问数组。

不愿意用值来传递数组的原因是显而易见的,因为这样就会要求将每个数组元素分别压入堆栈。这种操作不仅速度很慢,而且会耗尽宝贵的堆栈空间。

下面的语句用正确的方法向子程序 ArrayFill 传递了数组的偏移量:
.data
array DWORD 50 DUP(?)
.code
push OFFSET array
call ArrayFill
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