在开始函数调用约定之前我们需要先了解一下几个相关的指令

1.1 push

pushq立即数# q/l是后缀，表示操作对象的大小pushl 寄存器

push指令将数据压栈。具体就是将esp(stack pointer)寄存器减去压栈数据的大小，再将数据存储到esp寄存器所指向的地址。

1.2 pop

popq寄存器popl寄存器

pop指令将数据出栈并写入寄存器。具体就是将数据从esp寄存器所指向的地址加载到指令的目标寄存器中，再将esp寄存器加上出栈的数据的大小。

1.3 call

call立即数call寄存器call内存

call指令会调用由操作数所代表的地址指向的函数，一般都是call一个符号。call指令会将当前指令寄存器中的内容（即这条call指令下一条指令的地址，也就是函数执行完的返回地址）入栈，然后跳到函数对应的地址开始执行。

1.4 ret

ret指令用于从子函数中返回，ret指令会先弹出当前栈顶的数据，这个数据就是先前调用这个函数的call指令压入的“下一条指令的地址”，然后跳转到这个地址执行。

1.5 leave

leave相当于执行了movq %rbp, %rsp; popq %rbp，即释放栈帧。

二、 函数调用约定

函数调用约定约定了caller如何传参即将实参放到何处，应该按照何种顺序保存，以及callee如何返回返回值即将返回值放到何处。

x86的32位机器之上C语言一般是通过栈来传递参数，且一般都是倒序push，即先push最后一个参数再push倒数第二个参数，并通过ax寄存器返回结果，这称为cdecl调用约定（C有三种调用约定，linux系统中使用cdecl），Go与之类似但是区别在于Go通过栈来返回结果，所以Go支持多个返回值。

x64架构中增加了8个通用寄存器，C语言采用了寄存器来传递参数，如果参数超过。在x64系统默认有System V AMD64和Microsoft x64两种C语言函数调用约定，System V AMD64实际是System V AMD64 ABI文档的一部分，类UNIX系统多采用System V的调用约定。

System V AMD64 ABI文档地址https://software.intel.com/sites/default/files/article/402129/mpx-linux64-abi.pdf

本文主要讨论x64架构下Linux系统的函数调用约定即System V AMD64调用约定。

三、 x64架构下Linux系统函数调用

3.1 如何传递参数

System V AMD64调用约定规定了caller将第1-6个整型参数分别保存到rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9寄存器中，第7个及之后的整型参数从右往左倒序的压入栈中。前8个浮点类型的参数放到xmm0-xmm7寄存器中，之后的浮点类型的参数从右往左倒序的压入栈中。

3.2 如何返回返回值

对于整型返回值要保存到rax寄存器中，浮点型返回值保存到xmm0寄存器中。

3.3 栈的对齐问题

System V AMD64要求栈必须按照16字节对齐，就是说在通过call指令调用目标函数之前栈顶指针即rsp指针必须是16的倍数。之所以要按照16字节对齐是因为x64架构引入了SSE和AVX指令，这些指令要求必须从16的整数倍地址取数，为了兼顾这些指令所以就要求了16字节对齐。

3.4 变长参数

这部分没看懂，待后续发掘。

四、 实际案例分析

4.1 案例1

看下下面这段C代码

unsignedlonglongfoo(unsignedlonglongparam1,unsignedlonglongparam2){unsignedlonglongsum = param1 + param2;returnsum;}intmain(void){unsignedlonglongsum = foo(8589934593,8589934597);return0;}

uname -a: Linux xxx 3.10.0-514.26.2.el7.x86_64 #1 SMP Tue Jul 4 15:04:05 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

gcc -v: gcc 版本 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39) (GCC)

转为汇编代码，gcc -S call.c ：

    .file"call.c"    .text    .globlfoo    .typefoo, @functionfoo:.LFB0:    .cfi_startprocpushq  %rbp    .cfi_def_cfa_offset16    .cfi_offset6, -16movq%rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register6movq%rdi, -24(%rbp)movq%rsi, -32(%rbp)movq-32(%rbp), %raxmovq-24(%rbp), %rdx    addq    %rdx, %raxmovq%rax, -8(%rbp)movq-8(%rbp), %rax    popq    %rbp    .cfi_def_cfa7,8ret    .cfi_endproc.LFE0:    .sizefoo, .-foo    .globlmain    .typemain, @functionmain:.LFB1:    .cfi_startprocpushq  %rbp    .cfi_def_cfa_offset16    .cfi_offset6, -16movq%rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register6subq$16, %rsp    movabsq$8589934597, %rsi    movabsq$8589934593, %rdicallfoomovq%rax, -8(%rbp)    movl$0, %eaxleave    .cfi_def_cfa7,8ret    .cfi_endproc.LFE1:    .sizemain, .-main    .ident"GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)"    .section.note.GNU-stack,"",@progbits

我们先看main函数的汇编代码，main函数中首先执行了三条指令：

pushq  %rbp# 将当前栈基底地址压入栈中movq    %rsp, %rbp# 将栈基底地址修改为栈顶地址subq    $16, %rsp# 栈顶地址-16，栈扩容，这里没搞懂为什么要扩容，有懂的同学欢迎评论区指点下

这三条指令是用来分配栈帧的，执行完成后栈变成下方的样子：

继续往下看：

movabsq $8589934597, %rsi# 先将第二个参数保存到rsi寄存器movabsq $8589934593, %rdi# 再将第一个参数保存到rdi寄存器call foo# 调用foo函数，这一步会将下一条指令的地址压到栈上

执行完call foo指令后，栈的情况如下：

然后我们跳到foo函数中看下：

pushq  %rbp# 将当前栈基底地址压入栈中movq    %rsp, %rbp# 将栈基底地址修改为栈顶地址

开头仍然是建立栈帧的指令，执行完成后，此时栈帧的样子如下：

继续往下看：

movq    %rdi, -24(%rbp)movq    %rsi, -32(%rbp)movq    -32(%rbp), %rax# 将第二个参数保存到rax寄存器movq    -24(%rbp), %rdx# 将第一个参数保存到rdx寄存器addq    %rdx, %rax# 执行加法并将结果保存在rax寄存器movq    %rax, -8(%rbp) movq    -8(%rbp), %rax# 将返回值保存到rax寄存器

这里没搞懂为什么需要先挪到内存中再保存到rax寄存器上，可能是编译器实现起来比较方便吧，有懂的同学欢迎评论区指点下

此时栈情况：

foo函数最后执行了以下两条指令：

popq%rbp# 将栈顶值pop出来保存到rbp寄存器，即修改栈基底地址为当前栈顶值，同时栈顶指针-8ret# 从子函数中返回到main函数中

最终结果如图：

4.2 案例2

我们修改下函数foo，使它接收9个参数验证下上面的理论。

unsignedlonglongfoo(unsignedlonglongparam1,unsignedlonglongparam2,unsignedlonglongparam3,unsignedlonglongparam4,unsignedlonglongparam5,unsignedlonglongparam6,unsignedlonglongparam7,unsignedlonglongparam8,unsignedlonglongparam9){unsignedlonglongsum = param1 + param2;returnsum;}intmain(void){unsignedlonglongsum = foo(8589934593,8589934597,3,4,5,6,7,8,9);return0;}

编译为汇编后：

foo:.LFB0:    .cfi_startproc    pushq  %rbp    .cfi_def_cfa_offset16.cfi_offset6, -16movq    %rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register6movq    %rdi, -24(%rbp)    movq    %rsi, -32(%rbp)    movq    %rdx, -40(%rbp)    movq    %rcx, -48(%rbp)    movq    %r8, -56(%rbp)    movq    %r9, -64(%rbp)    movq    -32(%rbp), %rax    movq    -24(%rbp), %rdx    addq    %rdx, %rax    movq    %rax, -8(%rbp)    movq    -8(%rbp), %rax    popq    %rbp    .cfi_def_cfa7,8ret    .cfi_endproc.LFE0:    .size  foo, .-foo    .globl  main    .type  main, @functionmain:.LFB1:    .cfi_startproc    pushq  %rbp    .cfi_def_cfa_offset16.cfi_offset6, -16movq    %rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register6subq    $40, %rsp    movq    $9,16(%rsp)# 后6个参数放到栈上movq    $8,8(%rsp)    movq    $7, (%rsp)    movl    $6, %r9d# 前6个参数分别使用rdi rsi rdx ecx r8 r9寄存器movl    $5, %r8d    movl    $4, %ecx    movl    $3, %edx    movabsq $8589934597, %rsi    movabsq $8589934593, %rdi    call    foo    movq    %rax, -8(%rbp)    movl    $0, %eax    leave    .cfi_def_cfa7,8ret

龙华大道1号 http://www.kinghill.cn/Dynamics/2106.html