1.什么是調用約定
函數的調用過程中有兩個參與者，調用者caller以及被調用者callee。
調用約定規定了caller和callee之間如何相互配合來實現函數調用，如下：
- 函數的參數存放在哪里。存放在寄存器還是棧，以及哪個寄存器、棧中的哪個位置？
- 函數的參數傳遞順序。從左到右將參數入棧，還是從右到左將參數入棧？
- 返回值如何傳遞給caller。是放在寄存器，還是其他地方？
- 等等
2.caller保存的寄存器以及callee保存的寄存器
在調用約定的規定中：
（1）有些寄存器由調用者保存（caller-saved register)，此類寄存器也叫易失性寄存器（volatile register）。
調用者調用其他函數時，某些寄存器值會被被調用者改變，但是callee並不負責這些寄存器的保存和恢復，由於需要在函數返回后繼續使用，
故需要caller保存這些寄存器值，通常是壓入棧中，函數調用返回后再恢復這些寄存器的值。
（2）有些寄存器由被調用者保存（callee-save register），此類寄存器也叫非易失性寄存器（non-volatile register）。
同上，有些寄存器由callee保存，確保callee調用前后這些寄存器的值不變，通常是壓入棧中。
3.有哪些調用約定
不同架構和操作系統，調用約定可能不同，常見的調用約定如下：
- cdecl (C declaration): 32位平台常見的一種約定，GCC、Clang、VS編譯器均默認采用該約定。
- stdcall: 32位windows上的一種約定。
- Microsoft x64: 微軟提出的基於x86_64架構的windows系統上一種調用約定。
- System V AMD64: 基於x86_64架構Linux系統上廣泛使用的一種調用約定。
本文及后續文章，如無特別說明，均采用System V AMD64該調用約定，且平台為x64 Linux。
4.System V AMD64
部分調用約定細節：
- 調用call指令之前，必須保證棧是16字節對齊的。
- 一個函數在調用時，如果參數個數小於等於6個時，前6個參數是從左至右依次存放於RDS、RSI、RDX、RCX、R8、R9寄存器中，如果參數大於6個，剩余的參數通過棧傳遞，從右至左順序入棧。
- XMM0~XMM7用於傳遞浮點參數，前8個參數從左至右依次存放在XMM0~XMM7中，剩余的參數通過棧傳遞，從右至左順序入棧。
- 被調用函數的返回值64位以內（包括64位）的整形或指針時，則返回值存放在RAX，如果返回值128位的，則高64位放入RDX。
- 如果返回值是浮點值，則返回值存放在XMM0。
- 可選地，被調函數推入 RBP，以使 caller-return-rip 在其上方8個字節，並將 RBP 設置為已保存的 RBP 的地址。這允許遍歷現有堆棧幀，通過指定GCC的 -fomit-frame-pointer 選項可以消除此問題。
- 對於 R8～R15 寄存器，我們可以使用 r8, r8d, r8w, r8b 分別代表 r8 寄存器的64位、低32位、低16位和低8位。
- 等等
5.x86跟x64相比的寄存器的變化，如圖：
6.簡單例子
源代碼如下：
1 #include <iostream> 2 3 //八個整形參數 4 int add(int x, int y, int a, int b ,int c,int d, int e, int f) 5 { 6 return x + y + a + b + c + d + e + f; 7 } 8 9 int main() 10 { 11 int sum_8_int = add(1,2,3,4,5,6,7,8); 12 std::cout << sum_8_int << std::endl; 13 return 0; 14 }
匯編代碼如下：
1 _Z3addiiiiiiii: 2 .LFB1493: 3 .cfi_startproc 4 pushq %rbp 5 .cfi_def_cfa_offset 16 6 .cfi_offset 6, -16 7 movq %rsp, %rbp 8 .cfi_def_cfa_register 6 9 movl %edi, -4(%rbp) 10 movl %esi, -8(%rbp) 11 movl %edx, -12(%rbp) 12 movl %ecx, -16(%rbp) 13 movl %r8d, -20(%rbp) 14 movl %r9d, -24(%rbp) 15 movl -4(%rbp), %edx 16 movl -8(%rbp), %eax 17 addl %eax, %edx 18 movl -12(%rbp), %eax 19 addl %eax, %edx 20 movl -16(%rbp), %eax 21 addl %eax, %edx 22 movl -20(%rbp), %eax 23 addl %eax, %edx 24 movl -24(%rbp), %eax 25 addl %eax, %edx 26 movl 16(%rbp), %eax 27 addl %eax, %edx 28 movl 24(%rbp), %eax 29 addl %edx, %eax 30 popq %rbp 31 .cfi_def_cfa 7, 8 32 ret 33 .cfi_endproc 34 35 main: 36 .LFB1494: 37 .cfi_startproc 38 pushq %rbp 39 .cfi_def_cfa_offset 16 40 .cfi_offset 6, -16 41 movq %rsp, %rbp 42 .cfi_def_cfa_register 6 43 subq $16, %rsp 44 pushq $8 45 pushq $7 46 movl $6, %r9d 47 movl $5, %r8d 48 movl $4, %ecx 49 movl $3, %edx 50 movl $2, %esi 51 movl $1, %edi 52 call _Z3addiiiiiiii 53 addq $16, %rsp 54 movl %eax, -4(%rbp) 55 movl -4(%rbp), %eax 56 movl %eax, %esi 57 leaq _ZSt4cout(%rip), %rdi 58 call _ZNSolsEi@PLT 59 movq %rax, %rdx 60 movq _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_@GOTPCREL(%rip), %rax 61 movq %rax, %rsi 62 movq %rdx, %rdi 63 call _ZNSolsEPFRSoS_E@PLT 64 movl $0, %eax 65 leave 66 .cfi_def_cfa 7, 8 67 ret 68 .cfi_endproc
調用堆棧圖如下：
1.圖片1對應指令執行完51行的棧幀：
movl $1, %edi
寄存器狀態如下：
1 rbx 0x0 0 2 rcx 0x4 4 3 rdx 0x3 3 4 rsi 0x2 2 5 rdi 0x1 1 6 rbp 0x7fffffffe3b0 0x7fffffffe3b0 7 rsp 0x7fffffffe390 0x7fffffffe390 8 r8 0x5 5 9 r9 0x6 6
參數1、2、3、4、5、6分別放在寄存器 rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9中（低32位），
參數7、8存放在堆棧中，如圖1所示，參數8先入棧，參數7后入棧，符合從右至左的入棧順序約定。
2.圖片2對應開始調用call指令的准備工作，將call指令的下一條指令壓入棧中，即53行
3.圖片3對應進入add函數后，並執行至17行的棧幀。
26行指令，以及28行指令，分別獲取了棧上數據，即add函數的第7、第8個參數。