X64的函数调用规则

来源：互联网发布：淘宝的会员管理系统编辑：程序博客网时间：2024/05/16 05:02

闲着没事想研究一下gcc的函数调用方式和m$的__stdcall、__fastcall之类有何区别，本想是了解一下关于参数的入栈顺序和清理方，就随便写了个C函数，编译成.s文件，一看发现根本就没有push和pop之类的指令...两个int参数都是利用rsi和rdi传递！网上百度了一个关于m$平台x64的调用约定

看完ddk里相关的部分，总结下吧，规则倒是不复杂，相对x86时代的stdcall cdecl fastcall 三分天下要简明的多。按ddk里的说法，m$就是要趁这次统一调用规则…… -__-

在x64下函数调用的前4个参数总是放在寄存器中传递，剩余的参数则压入堆栈中。而x86上则是全部压入堆栈中(除了fastcall方式)。这4个用于存放参数的寄存器分别是：存放整数参数的RCX，RDX，R8，R9；存放浮点数参数的XMM0，XMM1，XMM2，XMM3。

按照所传参数是整数还是浮点数的不同，寄存器的使用规则如下：

全部整数参数：

func1(int a, int b, int c, int d, int e);

参数a放入RCX，参数b放入RDC，参数c放入R8，参数d放入R9，参数e么压栈。

参数传递规则：按照参数表声明的顺序，从左向右，前4个参数依次放入RCX,RDX,R8,R9中。

全部浮点数参数：

func1(float a, float b, float c, double d, float e);

a放入XMM0，b放入XMM1，c放入XMM2，d放入XMM3，e压栈

参数传递规则：按照参数声明的顺序，从左向右，前4个参数依次放入XMM0,XMM1,XMM2,XMM3中

整数和浮点数参数混合出现：

func3(float a, int b, double c, int d)

a放入XMM0中，b放入RDX，c放入XMM2，d放入R9。

这里比较特殊，其实就是按照这个规则：

a b c d

RDX R9

XMM0 XMM2

也就是说4个整数寄存器严格的一一对应前4个参数，同样前4个XMM寄存器严格的一一应前4个参数，如果是整数浮点数间隔出现，那么就保持对应关系，选择对应的寄存器即可。

指针参数：

指针的传递遵循整数参数传递方式。

结构体参数：

结构体特殊一点，按照ddk的描述，如果结构体长度小于64bit，则使用整数参数的传递规则。但如果是一个很大的结构体，那么应该还是要在堆栈中申请临时空间的（但ddk没有明说这一点，参考x86的规则应该如此）。

未声明函数的调用：

ddk里特别列举了这样一个例子：

func1();

func2(){

func1(2, 1.0, 7)

}

在这种情况下，func1()的参数表其实不明确，那么参数的传递要怎样进行？这里采用了一个比较保守的规则，就是：整数参数还是按照寄存器映射关系放入对应的寄存器中，浮点数在按照映射关系放入XMM寄存器后，还需要按照整数参数的寄存器映射关系放入整数寄存器中一次，这就是为啥我说是“比较保守的规则”。就现在这个例子而言，结果如下：

2在RCX中，1.0在RDX和XMM1中，7在R8中。

然而gcc的用法却与此截然不同：

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我这段时间要把以前的一个 x86_32 的 linux 程序移植到 x86_64(AMD) 的 linux 环境里. 由于写的是数学算法, 64 与 32 位有很大不同, 代码实际上要重写. 看了点资料后, 觉得 AMD64 的扩展于以前 16 到 32 位的扩展很类似, e**, 扩展为 r**, 此外还多了8个通用寄存器 r8~r15.指令格式与32位的极为相似. 我觉得比较容易, 所以没再仔细看, 就开始动手写了.

我的程序由若干个汇编模块于与若干个c模块构成, 很多c模块要调用汇编模块. 作为试验, 我先写了个简单的汇编函数, 然后用c来调用. 结果算出来的值始终是错误的. 这令我很恼火, 因为函数很简单, 没有多少出错的余地. 后来我把程序反汇编出来, 错误马上浮现出来了, 函数的参数居然是通过寄存器来传递的. 我凭以前的经验, 从堆栈里取参数, 算出的结果当然不对了. 我以前不是没碰到过用寄存器传递参数的情况, 但所在的环境都不是 pc. 在 x86_32/linux 中, 即使用 -O3 优化选项, gcc 仍通过栈来传递参数的.

所以我们现在知道, 在 x86_64/linux/gcc3.2 中, 即使不打开优化选项, 函数的参数也会通过寄存器来传递, 这肯定是阔了的表现(通用寄存器多了).

我试验了多个参数的情况，发现一般规则为，当参数少于7个时，参数从左到右放入寄存器: rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9。当参数为 7 个以上时，前 6 个与前面一样，但后面的依次从 "右向左" 放入栈中。

例如：
CODE

(1) 参数个数少于7个:
f (a, b, c, d, e, f);
a->%rdi, b->%rsi, c->%rdx, d->%rcx, e->%r8, f->%r9

g (a, b)
a->%rdi, b->%rsi

有趣的是, 实际上将参数放入寄存器的语句是从右到左处理参数表的, 这点与32位的时候一致.

CODE

2) 参数个数大于 7 个的时候
H(a, b, c, d, e, f, g);
a->%rdi, b->%rsi, c->%rdx, d->%rcx, e->%rax
g->8(%esp)
f->(%esp)
call H

易失寄存器：
%rax, %rcx, %rdx, %rsi, %rdi, %r8, %r9 为易失寄存器，被调用者不必恢复它们的值。
显然，这里出现的寄存器大多用于参数传递了，值被改掉也无妨。而 %rax, %rdx 常用于
数值计算， %rcx 常用于循环计数，它们的值是经常改变的。其它的寄存器为非易失的，也
就是 rbp, rbx, rsp, r10~r15 的值如果在汇编模块中被改变了，在退出该模块时，必须将
其恢复。

教训:
用汇编写模块, 然后与 c 整合, 一定要搞清楚编译器的行为, 特别是参数传递的方式. 此外, 我现在比较担心的一点是, 将来如果要把程序移植到 WIN/VC 环境怎么办? 以前我用cygwin的gcc来处理汇编模块, 用vc来处理c模块, 只需要很少改动. 现在的问题是, 如果VC用不同的参数传递方式, 那我不就麻烦了?

补充:
前面的参数 a, b, c, d 等, 都是整数, 长整数, 或指针, 也就是说, 能放到寄存器里头的. 如果你要传递一个很大的结构, 我估计编译器也只能通过栈来传递了.

环境为 AMD Athlon64, Mandrak linux 9.2, GCC3.3.1

对比上下两篇文章可知，gcc和vc在x64的函数调用方式完全不同，gcc和vc编译的模块想要互相调用貌似不太可能，除非其中的一种推出兼容模式

转载：X64的函数调用规则

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