Реализация вложенных функций

GCC использует нечто, называемое батутом.

Информация: http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Trampolines.html

Трамплин — это фрагмент кода, который GCC создает в стеке для использования, когда вам нужен указатель на вложенную функцию. В вашем коде батут необходим, потому что вы передаете g в качестве параметра вызову функции. Батут инициализирует некоторые регистры, чтобы вложенная функция могла ссылаться на переменные во внешней функции, а затем переходит к самой вложенной функции. Батуты очень маленькие — вы «отскакиваете» от батута в тело вложенной функции.

Для такого использования вложенных функций требуется исполняемый стек, что в наши дни не рекомендуется. На самом деле нет никакого способа обойти это.

Разбор батута:

Вот пример вложенной функции в расширенном C GCC:

void func(int (*param)(int));

void outer(int x)
{
    int nested(int y)
    {
        // If x is not used somewhere in here,
        // then the function will be "lifted" into
        // a normal, non-nested function.
        return x + y;
    }
    func(nested);
}

Это очень просто, поэтому мы можем увидеть, как это работает. Вот результирующая сборка outer, за вычетом кое-чего:

subq    $40, %rsp
movl    $nested.1594, %edx
movl    %edi, (%rsp)
leaq    4(%rsp), %rdi
movw    $-17599, 4(%rsp)
movq    %rsp, 8(%rdi)
movl    %edx, 2(%rdi)
movw    $-17847, 6(%rdi)
movw    $-183, 16(%rdi)
movb    $-29, 18(%rdi)
call    func
addq    $40, %rsp
ret

Вы заметите, что большая часть того, что он делает, это запись регистров и констант в стек. Мы можем проследить и обнаружить, что в SP+4 он помещает 19-байтовый объект со следующими данными (в синтаксисе GAS):

.word -17599
.int $nested.1594
.word -17847
.quad %rsp
.word -183
.byte -29

Это достаточно легко запустить через дизассемблер. Предположим, что $nested.1594 равно 0x01234567, а %rsp равно 0x0123456789abcdef. Итоговая разборка, предоставленная objdump, такова:

   0:   41 bb 67 45 23 01       mov    $0x1234567,%r11d
   6:   49 ba ef cd ab 89 67    mov    $0x123456789abcdef,%r10
   d:   45 23 01 
  10:   49 ff e3                rex.WB jmpq   *%r11

Таким образом, батут загружает указатель стека внешней функции в %r10 и переходит к телу вложенной функции. Тело вложенной функции выглядит так:

movl    (%r10), %eax
addl    %edi, %eax
ret

Как видите, вложенная функция использует %r10 для доступа к переменным внешней функции.

Конечно, довольно глупо, что батут больше, чем сама вложенная функция. Вы могли бы легко сделать лучше. Но не очень многие люди используют эту функцию, и таким образом батут может оставаться одного размера (19 байт) независимо от того, насколько велика вложенная функция.

Заключительное примечание: в нижней части сборки есть последняя директива:

.section        .note.GNU-stack,"x",@progbits

Это указывает компоновщику пометить стек как исполняемый.