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我相信我了解 linux x86-64 ABI 如何使用寄存器和堆栈将参数传递给函数（参见之前的 ABI 讨论）。我感到困惑的是，如果/哪些寄存器应该在函数调用中保留。也就是说，保证哪些寄存器不会被破坏？

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3 回答 3

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以下是文档 [ PDF 链接]中寄存器及其使用的完整表：

文档中的表格

r12, r13, r14, r15, rbx, rsp,rbp是被调用者保存的寄存器 - 它们在“跨函数调用保留”列中有“是”。

于 2013-08-02T19:26:03.803 回答
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实验方法：反汇编GCC代码

主要是为了好玩，但也是为了快速验证您是否正确理解了 ABI。

让我们尝试使用内联汇编来破坏所有寄存器，以强制 GCC 保存和恢复它们：

主程序

#include <inttypes.h>

uint64_t inc(uint64_t i) {
    __asm__ __volatile__(
        ""
        : "+m" (i)
        :
        : "rax",
          "rbx",
          "rcx",
          "rdx",
          "rsi",
          "rdi",
          "rbp",
          "rsp",
          "r8",
          "r9",
          "r10",
          "r11",
          "r12",
          "r13",
          "r14",
          "r15",
          "ymm0",
          "ymm1",
          "ymm2",
          "ymm3",
          "ymm4",
          "ymm5",
          "ymm6",
          "ymm7",
          "ymm8",
          "ymm9",
          "ymm10",
          "ymm11",
          "ymm12",
          "ymm13",
          "ymm14",
          "ymm15"
    );
    return i + 1;
}

int main(int argc, char **argv) {
    (void)argv;
    return inc(argc);
}

GitHub 上游.

编译和反汇编：

 gcc -std=gnu99 -O3 -ggdb3 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c
 objdump -d main.out

反汇编包含：

00000000000011a0 <inc>:
    11a0:       55                      push   %rbp
    11a1:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
    11a4:       41 57                   push   %r15
    11a6:       41 56                   push   %r14
    11a8:       41 55                   push   %r13
    11aa:       41 54                   push   %r12
    11ac:       53                      push   %rbx
    11ad:       48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
    11b1:       48 89 7d d0             mov    %rdi,-0x30(%rbp)
    11b5:       48 8b 45 d0             mov    -0x30(%rbp),%rax
    11b9:       48 8d 65 d8             lea    -0x28(%rbp),%rsp
    11bd:       5b                      pop    %rbx
    11be:       41 5c                   pop    %r12
    11c0:       48 83 c0 01             add    $0x1,%rax
    11c4:       41 5d                   pop    %r13
    11c6:       41 5e                   pop    %r14
    11c8:       41 5f                   pop    %r15
    11ca:       5d                      pop    %rbp
    11cb:       c3                      retq   
    11cc:       0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)

所以我们清楚地看到以下内容被推送和弹出：

rbx
r12
r13
r14
r15
rbp

规范中唯一缺少的是rsp，但我们当然希望堆栈能够恢复。仔细阅读程序集确认它在这种情况下得到维护：

  • sub $0x8, %rsp: 在堆栈上分配 8 个字节以保存%rdi在%rdi, -0x30(%rbp)，这是为内联汇编+m约束完成的
  • lea -0x28(%rbp), %rsp恢复%rsp到之前sub，即 5 次之后mov %rsp, %rbp
  • 有 6 个 push 和 6 个对应的 pop
  • 没有其他说明接触%rsp

在 Ubuntu 18.10、GCC 8.2.0 中测试。

于 2019-03-17T13:00:52.950 回答
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ABI 指定了一个符合标准的软件可以期待什么。它主要是为编译器、链接器和其他语言处理软件的作者编写的。这些作者希望他们的编译器生成的代码能够与由相同（或不同）编译器编译的代码正常工作。他们都必须同意一组规则：函数的形式参数如何从调用者传递给被调用者，函数返回值如何从被调用者传递回调用者，哪些寄存器在调用边界上被保留/暂存/未定义，等等上。

例如，一条规则规定，为函数生成的汇编代码必须在更改值之前保存保留寄存器的值，并且代码必须在返回给调用者之前恢复保存的值。对于临时寄存器，生成的代码不需要保存和恢复寄存器值；如果它愿意，它可以这样做，但不允许符合标准的软件依赖于这种行为（如果它是不符合标准的软件）。

如果您正在编写汇编代码，则您有责任遵守这些相同的规则（您扮演的是编译器的角色）。也就是说，如果您的代码更改了被调用者保留的寄存器，则您有责任插入保存和恢复原始寄存器值的指令。如果您的汇编代码调用一个外部函数，您的代码必须以符合标准的方式传递参数，这取决于这样一个事实：当被调用者返回时，保留的寄存器值实际上被保留了。

这些规则定义了符合标准的软件如何相处。但是，编写（或生成）不遵守这些规则的代码是完全合法的！编译器一直这样做，因为他们知道在某些情况下不需要遵循规则。

例如，考虑一个名为 foo 的 C 函数，它的声明如下，但它的地址永远不会被占用：

static foo(int x);

在编译时，编译器 100% 确定该函数只能被当前正在编译的文件中的其他代码调用。foo鉴于静态意味着什么，函数永远不能被其他任何东西调用。因为编译器foo在编译时知道所有的调用者，所以编译器可以自由使用它想要的任何调用序列（直到并包括根本不进行调用，即将代码内联foo到foo.

作为汇编代码的作者，您也可以这样做。也就是说，您可以在两个或多个例程之间实施“私人协议”，只要该协议不干扰或违反符合标准的软件的期望。

于 2013-08-02T22:01:13.050 回答