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ELFの関数プロローグについて

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Ubuntu 12.04.1 LTSで実行ファイルをgccを用いて作成し、逆アセンブルしたところ、気になる箇所があったので質問させていただきます。(申し訳ないのですが、アセンブラのタグが見つけられなかったので、C、GCC、GDBというタグをつけさせていただきました。)

環境は以下のとおりです。

$ uname -a
Linux tukejonny-virtual-machine 3.2.0-97-generic-pae #137-Ubuntu SMP Thu Dec 17 21:37:53 UTC 2015 i686 i686 i386 GNU/Linux

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID:    Ubuntu
Description:    Ubuntu 12.04.1 LTS
Release:    12.04
Codename:    precise

$ gcc --version
gcc (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

この環境で以下のようにC言語のソースコードを作成し、そのファイルをgccでコンパイルしました。

hige@piyo:~$ cat hello.c
#include <stdio.h>

int main(void) {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

hige@piyo:~$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
kernel.randomize_va_space = 0
hige@piyo:~$ gcc -fno-stack-protector -z execstack -o hello hello.c
hige@piyo:~$ ls -l 
hello-rwxrwxr-x 1 hoge hoge 7159  129 14:16 hello

gdbでmain関数の部分を逆アセンブルすると、

hige@piyo:~$ gdb -q ./hello
(no debugging symbols found)...done.
gdb$ disas main
Dump of assembler code for function main:
   0x080483d4 <+0>:    push   ebp
   0x080483d5 <+1>:    mov    ebp,esp
   0x080483d7 <+3>:    and    esp,0xfffffff0 <- ?
   0x080483da <+6>:    sub    esp,0x10
   ...
End of assembler dump.

push ebp; mov ebp, esp; sub esp, 0x10;
という命令列は、関数エピローグとして紹介されたことがあったので知っていたのですが(old ebpをスタックにpushし、espの値をebpに移送、espから10進数だと16を引くことでその関数のローカル変数領域を確保する)、and esp, 0xfffffff0という命令がありますが、これは何を意味しているのでしょうか?

ぱっと見では、espと0xfffffff0の値の論理積を取り、その値をespに格納しているようですが、関数プロローグの一部として、この命令がどういった意味を持っているのかがわかりません。

初歩的な質問でお恥ずかしい限りですが、どなたかご教授いただけないでしょうか?

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GCC Bugzilla Gcc misaligns arrays when stack is forced follow the x8632 ABI によれば、「明文化されていないものの、x86/x64 ABI(Application Binary Interface)仕様によって、スタックポインタ(esp/rsp)の16バイトアライメントが要求されている」そうです。

追記:外部サイト(Qiita)に スタックフレームのアライメント要件 として整理しました。

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  • 2016/02/08 01:03

    連絡が遅れてしまって申し訳ないです
    Qiitaの記事としてまとめてくださってありがとうございます。
    ずっと気になっていたのですが、パフォーマンス、慣習的なもの込みでの実装だったのですね。
    アライメントが、挙動が変化するような関わり方をしているかもしれないと思ったのですが、処理速度と関係していたとは・・・
    大変勉強になりました。

    キャンセル

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espを16バイト境界にアライメントしています(gccはデフォルトでそうするようですが、詳しい理由はわかりませんでした)。

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http://news.mynavi.jp/column/architecture/119/
itanium アーキテクチャーでは、1命令ブロックに3命令がパックされるとあり、その大きさが128ビット、16バイト。16バイト整合させる理由は、、、、

http://d.hatena.ne.jp/tomitake_flash/20100411/1270996605
スタックアンダーフロー防止用のコードが入る領域の確保に16バイト取ってる、?

最初は、命令の最大長が15バイトだから、と思ったんですが違うみたいです。

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