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gcc 编译选项 omit-frame-pointer 主要是用于优化软件性能。对此 GCC 手册上给出解释为
-fomit-frame-pointer
Don't keep the frame pointer in a register for functions that don't need one. This avoids the instructions to save, set up and restore frame pointers; it also makes an extra register
available in many functions. It also makes debugging impossible on some machines.
On some machines, such as the VAX, this flag has no effect, because the standard calling sequence automatically handles the frame pointer and nothing is saved by pretending it doesn't
exist. The machine-description macro "FRAME_POINTER_REQUIRED" controls whether a target machine supports this flag.
Starting with GCC version 4.6, the default setting (when not optimizing for size) for 32-bit GNU/Linux x86 and 32-bit Darwin x86 targets has been changed to -fomit-frame-pointer. The
default can be reverted to -fno-omit-frame-pointer by configuring GCC with the --enable-frame-pointer configure option.
Enabled at levels -O, -O2, -O3, -Os.
不保留函数不需要的帧指针在寄存器中。 这省去了保存、设置和恢复帧指针的产生的指令； 同事这样也使许多函数的额外寄存器可用。 并在某些机器上不能进行调试。
在某些机器上，例如VAX，此标志没有效果，因为标准调用序列自动处理帧指针，并且假装它不存在并不会保存任何内容。机器描述宏“FRAME_POINTER_REQUIRED”控制目标机器是否支持此标志。
从GCC 4.6版本开始，32位GNU/Linux x86和32位Darwin x86目标的默认设置（在不针对尺寸进行优化时）已更改为-fomit-frame-pointer。 默认设置可以通过使用--enable-frame-pointer配置选项重新配置GCC来恢复为-fno-omit-frame-pointer。
在-O、-O2、-O3、-Os级别启用
explain
这里，引入了一个”frame pointer”的概念，什么是”stack frame pointer(SFP)”呢？
我们知道，backtrace是利用堆栈中的信息把函数调用关系层层遍历出来的，其中这里的堆栈信息就是SFP。 一般情况下，每一个函数都 包含一个堆栈边界指针，也就是说会存在一个栈底和栈顶指针。在X86_64下，假设堆栈由上往下发展，栈底大地址而栈顶小地址，那么，通常情况下，寄存器RSP 为栈顶指针，而RBP就为栈底指针。而RBP和RSP之间的空间就是这个函数的stack frame。 GCC在默认情况下会在每个函数的开始加入一些堆栈设置代码，而在函数退出的时候恢复原来的样子，SFP就是在这个时候设置的。还是看一下这个时候的汇编代码吧。
环境 X86-64+Ubuntu 22.04，gcc 11.3.0
> cat test.c
#include <stdio.h>
void test(const char* str)
{
printf("test %s\n", str);
}
默认编译选项：
> gcc -c test.c -o with_SFP.o
反汇编后是这个样子：
> objdump -D with_SFP.o
❯ objdump -d with_SPF.o
with_SPF.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <test>:
0: f3 0f 1e fa endbr64
4: 55 push %rbp
5: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
8: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
c: 48 89 7d f8 mov %rdi,-0x8(%rbp)
10: 48 8b 45 f8 mov -0x8(%rbp),%rax
14: 48 89 c6 mov %rax,%rsi
17: 48 8d 05 00 00 00 00 lea 0x0(%rip),%rax # 1e <test+0x1e>
1e: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
21: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
26: e8 00 00 00 00 call 2b <test+0x2b>
2b: 90 nop
2c: c9 leave
2d: c3 ret
可以看到函数ENTER时首先把上一层函数的RBP入栈，设置本函数的RBP，然后会根据临时变量的数量和对齐要求去设置RSP，也就产生了函数的stack frame。 我们再看看函数的返回：”leave”指令相当于”mov %rbp,%rsp;pop %rbp”,也就是ENTER是两条指令的恢复过程，所以，后面的”ret”指令和”call”指令对应。 这里backtrace就可以根据现有函数RBP指针得知上一个函数的RBP—-栈底再往上保存着上一个函数的RBP和EIP，然后就可以得知函数调用的路径。 SFP是可以在编译时候优化掉的，用”-fomit-frame-pointer “选项
❯ gcc -fomit-frame-pointer -c test.c -o no_SPF.o
❯ objdump -d no_SPF.o
no_SPF.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <test>:
0: f3 0f 1e fa endbr64
4: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp
8: 48 89 7c 24 08 mov %rdi,0x8(%rsp)
d: 48 8b 44 24 08 mov 0x8(%rsp),%rax
12: 48 89 c6 mov %rax,%rsi
15: 48 8d 05 00 00 00 00 lea 0x0(%rip),%rax # 1c <test+0x1c>
1c: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
1f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
24: e8 00 00 00 00 call 29 <test+0x29>
29: 90 nop
2a: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp
2e: c3 ret
arm64版本 no_omit-frame-pointer
❯ arm-linux-gnueabi-gcc -c test.c -o arm_no_SFP.o
❯ arm-linux-gnueabi-objdump -D arm_no_SFP.o
arm_with_SFP.o: file format elf32-littlearm
Disassembly of section .text:
00000000 <test>:
0: e92d4800 push {fp, lr}
4: e28db004 add fp, sp, #4
8: e24dd008 sub sp, sp, #8
c: e50b0008 str r0, [fp, #-8]
10: e51b1008 ldr r1, [fp, #-8]
14: e59f000c ldr r0, [pc, #12] ; 28 <test+0x28>
18: ebfffffe bl 0 <printf>
1c: e1a00000 nop ; (mov r0, r0)
20: e24bd004 sub sp, fp, #4
24: e8bd8800 pop {fp, pc}
28: 00000000 andeq r0, r0, r0
Disassembly of section .rodata:
00000000 <.rodata>:
0: 74736574 ldrbtvc r6, [r3], #-1396 ; 0xfffffa8c
4: 0a732520 beq 1cc948c <test+0x1cc948c>
...
Disassembly of section .comment:
00000000 <.comment>:
0: 43434700 movtmi r4, #14080 ; 0x3700
4: 5528203a strpl r2, [r8, #-58]! ; 0xffffffc6
8: 746e7562 strbtvc r7, [lr], #-1378 ; 0xfffffa9e
c: 31312075 teqcc r1, r5, ror r0
10: 302e332e eorcc r3, lr, lr, lsr #6
14: 6275312d rsbsvs r3, r5, #1073741835 ; 0x4000000b
18: 75746e75 ldrbvc r6, [r4, #-3701]! ; 0xfffff18b
1c: 32327e31 eorscc r7, r2, #784 ; 0x310
20: 2934302e ldmdbcs r4!, {r1, r2, r3, r5, ip, sp}
24: 2e313120 rsfcssp f3, f1, f0
28: 00302e33 eorseq r2, r0, r3, lsr lr
Disassembly of section .ARM.attributes:
00000000 <.ARM.attributes>:
0: 00002941 andeq r2, r0, r1, asr #18
4: 61656100 cmnvs r5, r0, lsl #2
8: 01006962 tsteq r0, r2, ror #18
c: 0000001f andeq r0, r0, pc, lsl r0
10: 00543505 subseq r3, r4, r5, lsl #10
14: 01080306 tsteq r8, r6, lsl #6
18: 04120109 ldreq r0, [r2], #-265 ; 0xfffffef7
1c: 01150114 tsteq r5, r4, lsl r1
20: 01180317 tsteq r8, r7, lsl r3
24: 021a0119 andseq r0, sl, #1073741830 ; 0x40000006
28: Address 0x0000000000000028 is out of bounds.
omit-frame-pointer
❯ arm-linux-gnueabi-gcc -fomit-frame-pointer -c test.c -o arm_with_SFP.o
❯ arm-linux-gnueabi-objdump -D arm_with_SFP.o
arm_with_SFP.o: file format elf32-littlearm
Disassembly of section .text:
00000000 <test>:
0: e52de004 push {lr} ; (str lr, [sp, #-4]!)
4: e24dd00c sub sp, sp, #12
8: e58d0004 str r0, [sp, #4]
c: e59d1004 ldr r1, [sp, #4]
10: e59f000c ldr r0, [pc, #12] ; 24 <test+0x24>
14: ebfffffe bl 0 <printf>
18: e1a00000 nop ; (mov r0, r0)
1c: e28dd00c add sp, sp, #12
20: e49df004 pop {pc} ; (ldr pc, [sp], #4)
24: 00000000 andeq r0, r0, r0
Disassembly of section .rodata:
00000000 <.rodata>:
0: 74736574 ldrbtvc r6, [r3], #-1396 ; 0xfffffa8c
4: 0a732520 beq 1cc948c <test+0x1cc948c>
...
Disassembly of section .comment:
00000000 <.comment>:
0: 43434700 movtmi r4, #14080 ; 0x3700
4: 5528203a strpl r2, [r8, #-58]! ; 0xffffffc6
8: 746e7562 strbtvc r7, [lr], #-1378 ; 0xfffffa9e
c: 31312075 teqcc r1, r5, ror r0
10: 302e332e eorcc r3, lr, lr, lsr #6
14: 6275312d rsbsvs r3, r5, #1073741835 ; 0x4000000b
18: 75746e75 ldrbvc r6, [r4, #-3701]! ; 0xfffff18b
1c: 32327e31 eorscc r7, r2, #784 ; 0x310
20: 2934302e ldmdbcs r4!, {r1, r2, r3, r5, ip, sp}
24: 2e313120 rsfcssp f3, f1, f0
28: 00302e33 eorseq r2, r0, r3, lsr lr
Disassembly of section .ARM.attributes:
00000000 <.ARM.attributes>:
0: 00002941 andeq r2, r0, r1, asr #18
4: 61656100 cmnvs r5, r0, lsl #2
8: 01006962 tsteq r0, r2, ror #18
c: 0000001f andeq r0, r0, pc, lsl r0
10: 00543505 subseq r3, r4, r5, lsl #10
14: 01080306 tsteq r8, r6, lsl #6
18: 04120109 ldreq r0, [r2], #-265 ; 0xfffffef7
1c: 01150114 tsteq r5, r4, lsl r1
20: 01180317 tsteq r8, r7, lsl r3
24: 021a0119 andseq r0, sl, #1073741830 ; 0x40000006
28: Address 0x0000000000000028 is out of bounds.
这里把RBP省掉了，RSP兼职了RBP的部分工作（索引临时变量）。 显而易见，代码难懂了， 代码执行长度缩短了，应该能引起效率的提升。 但是不能用backtrace调试了。
extend
gcc 使用 sanitizer 进行分析时，编译选项需要加上 -fno-omit-frame-pointer以便可以对调用栈进行调试
refer
| [一文搞懂 | Linux 中的各种栈（进程栈 线程栈 内核栈 中断栈）](https://cloud.tencent.com/developer/article/1887824) |
文档信息
- 本文作者：ChunHui Cao
- 本文链接：https://monsterCCH.github.io/2023/02/14/build-omit-frame-point/
- 版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名（创意共享3.0许可证）