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函数调用

相关汇编

  • intel格式：optcode destination, source
; 将寄存器rsp的值存储到寄存器rbp中
mov rbp, rsp

; 将四个字节的4存储到地址为rbp-4的栈上
mov DWORD PTR [rbp-4], 4

; 将rsp的值减去16
sub rsp, 16

  • 传递数据的时候说明数据的大小：会在数据前面说明数据的大小

  • AT&T格式：optcode source, destination

movq %rsp, %rbp

movl $4, -4(%rbp)

subq $16, %rsp
  • 传递数据的时候说明数据的大小：后缀
  • 存储的地方：前缀（%q：寄存器；$立即数；（）内存）

常见汇编指令

相关寄存器

8086

  • 通用寄存器：均可用来存放地址和数据

  • 指针和变量寄存器：用来存放，某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要用来再堆栈操作或者变址操作中使用

  • 段寄存器：由于存储器空间是分段的，所以这些段寄存器则是每个段的首地址

  • 指令指针：IP用来存放将要执行的下一条指令在现在代码段的偏移量，将这个偏移量+段寄存器中存放的基地址，就找到了下一条指令的地址

  • 标志位寄存器：用来存放计算结果的特征，这些标志位常常被用作接下来程序运行的条件

  • 8086处理器内部有8个16位的通用寄存器，也就是CPU内部的数据单元，分别是：AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI

  • CS、DS、SS、ES这四个寄存器都是16位寄存器，用来存储进程的地址空间信息：

  • CS是代码段寄存器（Code Segment Register），通过它可以找到代码在内存中的位置

  • DS是数据段寄存器（Data Segment Register），通过它可以找到数据在内存中的位置

  • SS是栈寄存器（Stack Register），栈是程序运行过程所需要的一种数据结构，主要用于记录函数调用的关系

  • ES是一个附加段寄存器（Extra Segment Register），当发现段寄存器不够用的时候，你可以考虑使用ES段寄存器。

CS和DS中都存放着一个段的起始地址，代码段的偏移值存放在IP寄存器中，而数据段的偏移值放在通用寄存器中；由于8086架构中总线地址是20位的，而段寄存器和IP寄存器以及通用寄存器都是16位的，所以为了得到20位的地址，先将段寄存器中起始地址左移4位，然后再加上偏移量，就得到了20位的地址；也正是由于偏移量是16位的，所以每个段最大的大小是64K的

对于20位的地址总线来说，能访问到的内存大小最多也就只有2^20=1MB（如果计算得到某个要访问的地址是1MB+X，那么最后访问的是地址X，因为地址线只能发送低20位的）

x86

x86-64

  • 多于6个的参数，依然还是通过入栈实现传递

  • 为了效率尽量使用少于6个参数的函数

  • 传递比较大的参数，尽量使用指针，因为寄存器只有64位

  • x86-64向下兼容：对于每个寄存器，我们还可以只使用它的一部分，并使用另一个新的名字

函数调用

  • Caller Function（调用者）
  • Callee Function（被调用者）

在子函数调用时，需要切换上下文使得当前调用栈进入到一个新的执行中：

  • 父函数将调用参数从后向前压栈：由函数调用者完成（上文中的Caller逻辑）
  • 将返回地址压栈保存：call指令完成
  • 跳转到子函数起始地址执行：call指令完成
  • 子函数将父函数栈帧起始地址（%rpb）压栈：由函数被调用者完成（上文中的Callee逻辑）
  • 将%rbp的值设置为当前%rsp的值，即将%rbp指向子函数栈帧的起始地址：由函数被调用者完成（上文中的Callee逻辑），完成函数上下文的切换

eg

void func() {}

void my_func() {
    func();
}

func():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        nop
        pop     rbp
        ret
my_func():
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        call    func()
        nop
        pop     rbp
        ret
  • 开始的两句就是由编译器默认生成的切换上下文语句（函数my_func中也存在这个语句是因为它最终也会被其他函数s调用）

当my-func函数调用func函数时：

  • 首先，执行call指令，保存返回地址，并跳转至func函数起始地址（这里没有压栈调用参数是因为func入参为空）
  • 随后，在func函数中，使用push rbp和mov rbp，rsp保存上下文，随后开始执行func函数中的逻辑
  • 由于没有代码，且没有返回值，此次为nop指令
  • 最后，恢复上下文，并返回
  • 函数返回时，我们只需要得到函数的返回值（保存在%rax中），之后就需要将栈的结构恢复到函数调用之前的状态，并跳转到父函数的返回地址处继续执行即可
  • 首先执行pop rbp指令，直接将调用栈地址恢复至调用函数之前的状态
  • 通过ret指令跳转至返回地址处并执行

函数参数传递约定