Применение ручного выравнивания стека при работе с Delphi и Pascal: примеры и решения...

Delphi , Синтаксис , Assembler

Ручное управление стеком при вызове ассемблерных функций в FPC (Delphi/Pascal)

Введение в проблему

При работе с ассемблерными функциями в Free Pascal (FPC) и Delphi иногда возникает необходимость в ручном управлении стеком, особенно при использовании директивы nostackframe. В этой статье мы разберём, как правильно вызывать ассемблерные функции с параметрами, сохраняя целостность стека.

Что такое nostackframe?

Директива nostackframe указывает компилятору не генерировать стандартный пролог и эпилог функции, которые обычно управляют стековым фреймом. Это может быть полезно для оптимизации, но требует от программиста ручного управления стеком.

function MyFunc(param: Integer): Integer; assembler; nostackframe;
asm
  // Ручное управление стеком
end;

Различия между x86 и x64

x86 (32-бит)

В 32-битном режиме параметры обычно передаются через стек в обратном порядке (соглашение вызова cdecl или stdcall):

push ebp        // Сохраняем предыдущее значение ebp
mov ebp, esp    // Устанавливаем новый указатель стека
// ... код функции ...
mov esp, ebp    // Восстанавливаем указатель стека
pop ebp         // Восстанавливаем ebp
ret             // Возврат из функции

x64 (64-бит)

В 64-битном режиме используется другое соглашение вызова (в Windows): - Первые 4 параметра передаются через регистры: RCX, RDX, R8, R9 - Остальные параметры передаются через стек - Вызывающая функция должна выделить 32 байта "теневого пространства" на стеке

Решение проблемы

Рассмотрим решение для x64 Windows, основанное на примере из контекста:

program AsmCallExample;
{$asmmode intel}

type
  buf = array [0..9] of DWord;

function bar(var s: buf): LongInt; assembler; nostackframe;
asm
  mov dword ptr [rcx], 33  // Записываем значение 33 в первый элемент массива
  mov eax, 1               // Возвращаем 1 через eax
end;

function foo(var s: buf): LongInt; assembler; nostackframe;
asm
  sub rsp, 32              // Выделяем "теневое пространство" (32 байта)
  mov [rsp], rcx           // Сохраняем параметр (указатель на buf)

  // Можно выполнить другие операции

  mov rcx, [rsp]           // Восстанавливаем параметр для вызова bar
  call bar                 // Вызываем функцию bar

  add rsp, 32              // Освобождаем стек
end;

var
  b: buf;
begin
  b[0] := 7;
  WriteLn('Before foo: ', b[0]);  // Выведет 7
  foo(b);
  WriteLn('After foo: ', b[0]);   // Выведет 33
  ReadLn;
end.

Альтернативное решение

Если вам не требуется полный контроль над стеком, можно обойтись без nostackframe и позволить компилятору управлять стеком:

function foo(var s: buf): LongInt; assembler;
asm
  // Компилятор автоматически создаст стековый фрейм
  call bar  // Просто вызываем bar - компилятор позаботится о стеке
end;

Важные замечания

1. Выравнивание стека: В x64 стек должен быть выровнен по 16-байтной границе перед вызовом функции. Обычно это означает, что общий размер выделяемого пространства должен быть кратен 16.

2. Регистры: Некоторые регистры должны сохраняться вызываемой функцией (RBX, RBP, RDI, RSI, R12-R15), другие могут быть изменены.

3. Возвращаемые значения: В x64 целочисленные значения возвращаются через RAX/EAX.

Заключение

Ручное управление стеком в ассемблерных функциях требует внимания к деталям, особенно при переходе между x86 и x64 архитектурами. Использование nostackframe дает больше контроля, но и больше ответственности. Для большинства задач в Delphi/Pascal можно обойтись стандартными средствами, позволяя компилятору управлять стеком автоматически.

Если вам необходимо использовать nostackframe, всегда проверяйте соглашение вызова для вашей целевой платформы и тщательно тестируйте код на предмет корректности работы стека.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Статья объясняет особенности ручного управления стеком при вызове ассемблерных функций в Free Pascal и Delphi, включая использование директивы `nostackframe` и различия между архитектурами x86 и x64.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Assembler ::