cmu15213 L7 Machine-Level Programming III: Procedures

ABI （application binary interface）应用程序二进制接口

文章目录

• Procedures
• Mechanisms
• Stack Structure
• Calling Conventions
• Passing control
• Passing data
• Managing local data
• Illustration of Recursion

Procedures

Mechanisms

Stack Structure

教授提到他也不知道为啥栈要倒着这样画hhhh，栈的画法是高地址在上，低地址在下，栈顶是低地址，栈从高地址向低地址扩展。

入栈的时候 %rsp 减 8，即栈指针向低地址移动。

执行顺序是先把 %rsp 减 8 ，然后再把要存的书写到 %rsp 对应的地址中。（要先减指针，再写）

popq 的话是先读 %rsp 地址中的数，然后 %rsp 减 8，再把数存到寄存器中。（先读，后增加指针）

Calling Conventions

Passing control

参数依次存放在 %rdi,%rsi,%rdx 中，函数的返回结果存放在 %rax 中。

call,ret 这两个指令并没有完成过程调用与返回的全部任务，只完成了控制部分，而这一部分只是过程调用的三个方面之一。

有时候还会看到 rep;ret ，可以直接忽略掉。

执行 callq 之前，栈顶指针 %rsp=0x120 ，当前执行指令指针 %rip=0x400544

callq 会执行三件事情（-8 是因为地址是 64 位的，并且 push 和 pop 也只支持 64 位操作）：

1. 减少栈指针（-8），即 %rsp 从 0x120 变为 0x118
2. 将 callq 下面语句的地址（callq 下面的 mov 地址为 0x400549）存到 %rsp 指向的内存中，即栈顶。这个地址即为返回时需要继续执行的地址。
3. 将 %rip 置成调用函数所在的地址（0x400550，这是 call 的隐式操作，我们并不能直接操作 %rip 的值）

retq 则执行和 call 相反的操作：

1. 首先读取栈顶的元素，即为返回地址
2. 栈顶指针 %rsp 加 8
3. 将返回地址给 %rip 这样就到了原来 call 之后需要执行的语句了

Passing data

Managing local data

%rbp 是可选的，他不一定被用作栈基指针，一般会当成一个普通的寄存器来用。

这里栈会多分配一点，是为了对齐。

long 是 8 字节，这里用 movl $3000, %esi 实际上只是用了四个字节，并且用的不是 %rsi 而是 %esi，此时 %rsi 的高 32 位会自动置零。编译器喜欢这么干的原因是 movl 的编码比 movq 的编码少一个字节。

这些寄存器是 caller-saved，意思是在调用函数之前要把这些寄存器压栈，调用函数后再恢复这些寄存器，而在被调用的函数中可以随意修改这些寄存器（因为他们已经在调用前被储存了起来）。

这些是 callee-saved ，意思是在被调用的函数中，假如想要使用这些寄存器的话，要先把他们压栈，函数结束后再恢复他们。

Illustration of Recursion

testq a, b 就是测试 a&b

%rbx 是 calle-svaed，所以在使用这个寄存器之前要 push，调用完子函数后要再恢复 %rbx