C如何返回double与longlong

MSVC
- 返回double
- 返回 long long
gcc
- double
- long long
clang
- double
- long long

我们学过汇编的都应该知道C语言的返回值，在x86机器上面都是用eax来实现的。而eax是32位的，所以返回值只能是int/long类型或者指针类型，在汇编里面都是dword。可是突然想到怎么实现返回64位值呢？难道会是指针？显然不太可能这样做。

MSVC

返回double

实际上我们来试一下就知道了。

a.cMyBlog

#include <stdio.h>
 
double test(){
    return 1.0;
}
 
int main(){
    double x = test();
    printf("%f", x);
    return 0;
}

执行Cl /Fa a.c

a.asmMyBlog

; Listing generated by Microsoft (R) Optimizing Compiler Version 18.00.31101.0 
 
	TITLE	a.c
	.686P
	.XMM
	include listing.inc
	.model	flat
 
INCLUDELIB LIBCMT
INCLUDELIB OLDNAMES
 
_DATA	SEGMENT
$SG3047	DB	'%f', 00H
_DATA	ENDS
PUBLIC	_test
PUBLIC	_main
PUBLIC	__real@3ff0000000000000
EXTRN	_printf:PROC
EXTRN	__fltused:DWORD
;	COMDAT __real@3ff0000000000000
CONST	SEGMENT
__real@3ff0000000000000 DQ 03ff0000000000000r	; 1
CONST	ENDS
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT	SEGMENT
_x$ = -8						; size = 8
_main	PROC
; File a.c
; Line 7
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	sub	esp, 8
; Line 8
	call	_test
	fstp	QWORD PTR _x$[ebp]
; Line 9
	sub	esp, 8
	movsd	xmm0, QWORD PTR _x$[ebp]
	movsd	QWORD PTR [esp], xmm0
	push	OFFSET $SG3047
	call	_printf
	add	esp, 12					; 0000000cH
; Line 10
	xor	eax, eax
; Line 11
	mov	esp, ebp
	pop	ebp
	ret	0
_main	ENDP
_TEXT	ENDS
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT	SEGMENT
_test	PROC
; File a.c
; Line 3
	push	ebp
	mov	ebp, esp
; Line 4
	fld1
; Line 5
	pop	ebp
	ret	0
_test	ENDP
_TEXT	ENDS
END

我们可以发现实际上是利用的X87的ST(0)栈寄存器来传递的，然后编译器自动在call语句后面加了一句fstp来从X87里面取出来。

返回 long long

我们再来看看longlong的。

b.cMyBlog

#include <stdio.h>
 
long long test(){
    return 1e10;
}
 
int main(){
    long long x = test();
    printf("%lld", x);
    return 0;
}

汇编代码

b.asmMyBlog

; Listing generated by Microsoft (R) Optimizing Compiler Version 18.00.31101.0 
 
	TITLE	b.c
	.686P
	.XMM
	include listing.inc
	.model	flat
 
INCLUDELIB LIBCMT
INCLUDELIB OLDNAMES
 
_DATA	SEGMENT
$SG3047	DB	'%lld', 00H
_DATA	ENDS
PUBLIC	_test
PUBLIC	_main
PUBLIC	__real@4202a05f20000000
EXTRN	_printf:PROC
EXTRN	__dtol3:PROC
;	COMDAT __real@4202a05f20000000
CONST	SEGMENT
__real@4202a05f20000000 DQ 04202a05f20000000r	; 1e+010
CONST	ENDS
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT	SEGMENT
_x$ = -8						; size = 8
_main	PROC
; File b.c
; Line 7
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	sub	esp, 8
; Line 8
	call	_test
	mov	DWORD PTR _x$[ebp], eax
	mov	DWORD PTR _x$[ebp+4], edx
; Line 9
	mov	eax, DWORD PTR _x$[ebp+4]
	push	eax
	mov	ecx, DWORD PTR _x$[ebp]
	push	ecx
	push	OFFSET $SG3047
	call	_printf
	add	esp, 12					; 0000000cH
; Line 10
	xor	eax, eax
; Line 11
	mov	esp, ebp
	pop	ebp
	ret	0
_main	ENDP
_TEXT	ENDS
; Function compile flags: /Odtp
_TEXT	SEGMENT
_test	PROC
; File b.c
; Line 3
	push	ebp
	mov	ebp, esp
; Line 4
	movsd	xmm0, QWORD PTR __real@4202a05f20000000
	call	__dtol3
; Line 5
	pop	ebp
	ret	0
_test	ENDP
_TEXT	ENDS
END

这里返回前call了一个__dtol3的函数，从main里面我们可以看到long long值是被它转到了eax edx里面去了。s虽然我们不知道这个dtol3干啥用的，但是它作用应该是清晰的，从xmm0取出64位整数，放到eax edx中。所以返回64位整数是用的eax 和edx来做的。

返回结构体呢？也可以类似分析，只是代码比较多。这里就不贴出来了。看VC++实现的是caller预分配自己栈空间，通过lea eax, DWORD PTR $T1[ebp]； push eax； call _test； add esp, 4传入一个buffer来让callee填。

然后我们来看看gcc和clang是怎么处理的吧！

gcc

下面是gcc3.4.4的结果

double

a.asmMyBlog

	.file	"a.c"
	.intel_syntax
	.text
.globl _test
	.def	_test;	.scl	2;	.type	32;	.endef
_test:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	fld1
	pop	ebp
	ret
	.def	___main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
	.section .rdata,"dr"
LC3:
	.ascii "%lld\0"
	.text
.globl _main
	.def	_main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
_main:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	sub	esp, 24
	and	esp, -16
	mov	eax, 16
	call	__alloca
	call	___main
	call	_test
	fstp	QWORD PTR [esp+4]
	mov	DWORD PTR [esp], OFFSET FLAT:LC3
	call	_printf
	mov	eax, 0
	leave
	ret
	.def	_printf;	.scl	3;	.type	32;	.endef

long long

double的

b.asmMyBlog

	.file	"b.c"
	.intel_syntax
	.text
.globl _test
	.def	_test;	.scl	2;	.type	32;	.endef
_test:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	mov	eax, 1
	mov	edx, 0
	pop	ebp
	ret
	.def	___main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
	.section .rdata,"dr"
LC0:
	.ascii "%lld\0"
	.text
.globl _main
	.def	_main;	.scl	2;	.type	32;	.endef
_main:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	sub	esp, 24
	and	esp, -16
	mov	eax, 16
	call	__alloca
	call	___main
	call	_test
	mov	DWORD PTR [esp+4], eax
	mov	DWORD PTR [esp+8], edx
	mov	DWORD PTR [esp], OFFSET FLAT:LC0
	call	_printf
	mov	eax, 0
	leave
	ret
	.def	_printf;	.scl	3;	.type	32;	.endef

可以发现gcc的代码直白很多，没有msvc的那种负担，但是二进制代码和汇编代码好像还不完全一样，最终代码似乎并没有完全按照他编译出来的汇编翻译，应该是还有后续的优化过程。之所以我不贴gcc4.9的代码，是因为它优化比较厉害，直接函数都不调用了。

clang

下面是clang 3.4.2

double

a.asmMyBlog

	.def	 @feat.00;
	.scl	3;
	.type	0;
	.endef
	.globl	@feat.00
@feat.00 = 1
	.def	 _test;
	.scl	2;
	.type	32;
	.endef
	.text
	.globl	_test
	.align	16, 0x90
_test:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	and	esp, -8
	sub	esp, 8
	mov	eax, 1
	cvtsi2sd	xmm0, eax
	fld1
	movsd	qword ptr [esp], xmm0
	mov	esp, ebp
	pop	ebp
	ret
 
	.def	 _main;
	.scl	2;
	.type	32;
	.endef
	.globl	_main
	.align	16, 0x90
_main:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	and	esp, -8
	sub	esp, 40
	call	___main
	mov	dword ptr [esp + 36], 0
	call	_test
	fstp	qword ptr [esp + 16]
	movsd	xmm0, qword ptr [esp + 16]
	lea	eax, dword ptr [L_.str]
	movsd	qword ptr [esp + 24], xmm0
	movsd	xmm0, qword ptr [esp + 24]
	mov	dword ptr [esp], eax
	movsd	qword ptr [esp + 4], xmm0
	call	_printf
	mov	ecx, 0
	mov	dword ptr [esp + 12], eax
	mov	eax, ecx
	mov	esp, ebp
	pop	ebp
	ret
 
	.section	.rdata,"r"
L_.str:
	.asciz	"%f"

long long

double的

b.asmMyBlog

	.def	 @feat.00;
	.scl	3;
	.type	0;
	.endef
	.globl	@feat.00
@feat.00 = 1
	.def	 _test;
	.scl	2;
	.type	32;
	.endef
	.text
	.globl	_test
	.align	16, 0x90
_test:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	mov	eax, 1
	xor	edx, edx
	pop	ebp
	ret
 
	.def	 _main;
	.scl	2;
	.type	32;
	.endef
	.globl	_main
	.align	16, 0x90
_main:
	push	ebp
	mov	ebp, esp
	and	esp, -8
	sub	esp, 40
	call	___main
	lea	eax, dword ptr [L_.str]
	mov	dword ptr [esp + 36], 0
	mov	dword ptr [esp + 20], eax
	call	_test
	mov	dword ptr [esp + 28], edx
	mov	dword ptr [esp + 24], eax
	mov	ecx, esp
	mov	dword ptr [ecx + 8], edx
	mov	dword ptr [ecx + 4], eax
	mov	dword ptr [ecx], L_.str
	call	_printf
	mov	ecx, 0
	mov	dword ptr [esp + 16], eax
	mov	eax, ecx
	mov	esp, ebp
	pop	ebp
	ret
 
	.section	.rdata,"r"
L_.str:
	.asciz	"%lld"

Rexdf

The devil is in the Details.

C如何返回double与longlong

MSVC

返回double

返回 long long

gcc

double

long long

clang

double

long long

Comments