go 看懂汇编代码

硬核知识点

什么是plan9汇编

我们知道，CPU是只认二进制指令的，也就是一串的0101；人类无法记住这些二进制码，于是发明了汇编语言。汇编语言实际上是二进制指令的文本形式，它与指令可以一一对应。

每一种CPU指令都是不一样的，因此对应的汇编语言也就不一样。人类写完汇编语言后，把它转换成二进制码，就可以被机器执行了。转换的动作由编译器完成。

Go语言的编译器和汇编器都带了一个-S参数，可以查看生成的最终目标代码。通过对比目标代码和原始的Go语言或Go汇编语言代码的差异可以加深对底层实现的理解。

Go汇编语言实际上来源于plan9汇编语言，而plan9汇编语言最初来源于Go语言作者之一的Ken Thompson为plan9系统所写的C语言编译器输出的汇编伪代码。这里强烈推荐一下春晖大神的新书《Go语言高级编程》，即将上市，电子版的点击阅读原文可以看到地址，书中有一整个章节讲Go的汇编语言，非常精彩！

理解Go的汇编语言，哪怕只是一点点，都能对Go的运行机制有更深入的理解。比如我们以前讲的defer，如果从Go源码编译后的汇编代码来看，就能深刻地掌握它的底层原理。再比如，很多文章都会分析Go的函数参数传递都是值传递，如果把汇编代码秀出来，很容易就能得出结论。

汇编角度看函数调用及返回过程

假设我们有一个这样年幼无知的例子，求两个int的和，Go源码如下：

package main

func main() {
    _ = add(4,6)
}

func add(a, b int) int {
    return a+b
}

使用如下命令得到汇编代码：

go tool compile -S main.go

go tool compile命令用于调用Go语言提供的底层命令工具，其中-S参数表示输出汇编格式。

我们现在只关心add函数的汇编代码：

"".add STEXT nosplit size=19 args=0x18 locals=0x0
        0x0000 00000 (main.go:7)        TEXT    "".add(SB), NOSPLIT, $0-24
        0x0000 00000 (main.go:7)        FUNCDATA        $0, gclocals·54241e171da8af6ae173d69da0236748(SB)
        0x0000 00000 (main.go:7)        FUNCDATA        $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (main.go:7)        MOVQ    "".b+16(SP), AX
        0x0005 00005 (main.go:7)        MOVQ    "".a+8(SP), CX
        0x000a 00010 (main.go:8)        ADDQ    CX, AX
        0x000d 00013 (main.go:8)        MOVQ    AX, "".~r2+24(SP)
        0x0012 00018 (main.go:8)        RET

看不懂没关系，我目前也不是全部都懂，但是对于理解一个函数调用的整体过程而言，足够了。

0x0000 00000 (main.go:7)        TEXT    "".add(SB), NOSPLIT, $0-24

这一行表示定义add这个函数，最后的数字$0-24，其中0表示函数栈帧大小为0；24表示参数及返回值的大小：参数是2个int型变量，返回值是1个int型变量，共24字节。

再看中间这四行：

        0x0000 00000 (main.go:7)        MOVQ    "".b+16(SP), AX
        0x0005 00005 (main.go:7)        MOVQ    "".a+8(SP), CX
        0x000a 00010 (main.go:8)        ADDQ    CX, AX
        0x000d 00013 (main.go:8)        MOVQ    AX, "".~r2+24(SP)

代码片段中的第1行，将第2个参数b搬到AX寄存器；第2行将1个参数a搬到寄存器CX；第3行将a和b相加，相加的结果搬到AX；最后一行，将结果搬到返回参数的地址，这段汇编代码非常简单，来看一下函数调用者和被调者的栈帧图：

(SP)指栈顶，b+16(SP)表示参数1的位置，从SP往上增加16个字节，注意，前面的b仅表示一个标号；同样，a+8(SP)表示实参0；~r2+24(SP)则表示返回值的位置。

具体可以看下面的图：

栈帧

上面add函数的栈帧大小为0，其实更一般的调用者与被调用者的栈帧示意图如下：

caller->callee

最后，执行RET指令。这一步把被调用函数add栈帧清零,接着，弹出栈顶的返回地址，把它赋给指令寄存器rip，而返回地址就是main函数里调用add函数的下一行。

于是，又回到了main函数的执行环境，add函数的栈帧也被销毁了。但是注意，这块内存是没有被清零的，清零动作是之后再次申请这块内存的时候要做的事。比如，声明了一个int型变量，它的默认值是0，清零的动作是在这里完成的。

这样，main函数完成了函数调用，也拿到了返回值，完美。

最后编辑于：2021.09.03 18:45:26