LLVM 中的分段堆栈

简介

分段堆栈允许增量分配堆栈空间，而不是在线程初始化时分配一个整体块（具有某种最坏情况的大小）。这是通过分配堆栈块（以下称为堆栈段）并将它们链接到双向链表中来完成的。函数序言负责检查当前堆栈段是否有足够的空间供函数执行；如果空间不足，则调用 libgcc 运行时来分配更多堆栈空间。分段堆栈通过 LLVM 函数上的 "split-stack" 属性启用。

运行时功能已经存在于 libgcc 中。

实现细节

分配堆栈段

如上所述，函数序言检查当前堆栈段是否有足够的空间。当前的方法是使用 TCB 中的一个槽来存储当前的堆栈限制（减去分配新块所需的空间量） - 这个槽的偏移量再次由 libgcc 决定。在 x86-64 上的生成汇编代码如下所示

  leaq     -8(%rsp), %r10
  cmpq     %fs:112,  %r10
  jg       .LBB0_2

  # More stack space needs to be allocated
  movabsq  $8, %r10   # The amount of space needed
  movabsq  $0, %r11   # The total size of arguments passed on stack
  callq    __morestack
  ret                 # The reason for this extra return is explained below
.LBB0_2:
  # Usual prologue continues here

堆栈上函数参数的大小需要传递给 __morestack（此函数在 libgcc 中实现），因为这些字节数必须从前一个堆栈段复制到当前的堆栈段。这是为了使函数参数的 SP（和 FP）相对寻址按预期工作。

不寻常的 ret 是使调用 __morestack 的函数正确返回所必需的。__morestack 没有返回，而是调用了 .LBB0_2。这是可能的，因为 ret 指令的大小和调用 __morestack 的 PC 都是已知的。当函数体返回时，控制权会返回给 __morestack。__morestack 然后会释放新的堆栈段，恢复正确的 SP 值，并执行第二次返回，这将控制权返回给正确的调用者。

可变大小的 Allocas

分配堆栈段部分自动假定每个堆栈帧的大小都是固定的。但是，LLVM 允许使用 llvm.alloca intrinsic 在堆栈上分配动态大小的内存块。当遇到这样的可变大小的 alloca 时，会生成代码来

• 检查当前堆栈段是否有足够的空间。如果空间足够，就像正常情况一样，只需增加 SP。

• 如果空间不足，则生成对 libgcc 的调用，它从堆中分配内存。

从堆中分配的内存被链接到当前堆栈段中的列表中，并与当前堆栈段一起释放。这可以防止内存泄漏。