x64 参数和返回值调用约定答案

【问题标题】：x64 argument and return value calling conventionx64 参数和返回值调用约定
【发布时间】：2021-08-01 07:15:47
【问题描述】：

我用-Os -march=haswell 调用Clang 12.0.0 来编译以下C 程序：

int bar(int);

int foo(int x) {
  const int b = bar(x);
  if (x || b) {
      return 123;
  }
  return 456;
}

生成以下程序集：

foo:                                    # @foo
        push    rbx
        mov     ebx, edi
        call    bar
        or      eax, ebx
        mov     ecx, 456
        mov     eax, 123
        cmove   eax, ecx
        pop     rbx
        ret

https://gcc.godbolt.org/z/WsGoM56Ez

据我了解，foo 的调用者在 RAX/EAX 中设置了 x。 foo 然后调用 bar，这不需要修改 RAX/EAX，因为 x 作为未修改的输入传递。

or eax, ebx 指令似乎将输入 x 与 bar 的结果进行比较。这个结果如何在 EBX 中结束？ mov ebx,edi 的作用是什么？

【问题讨论】：

x 是通过edi 传入的。 ebx 是一个被调用者保存的寄存器，mov ebx, edi 用于在call bar 中保存值。 bar(x) 的结果是 eax 中 or eax, ebx 的结果，x 仍在 ebx 中。
or 在按位或运算中组合了两个值。此后，目标寄存器在此处被覆盖。但是，算术状态标志仍由or 设置。所以cmove（条件移动，如果相等）只有在or发现它的两个输入都等于0时才将新值写入它的目的地。
or eax, ebx 正在实现x || b，它没有比较任何东西。
我认为所有这些误解都源于对调用约定在哪里通过x 的错误假设，从而使其重复。如果没有，我们可以重新打开或查找更多重复项。 Matt Godbolt 的 CppCon 演讲 (youtu.be/bSkpMdDe4g4) 可能会有所帮助。（相关：How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?）
（也相关：What registers are preserved through a linux x86-64 function call / What are callee and caller saved registers?，以及What are the calling conventions for UNIX & Linux system calls (and user-space functions) on i386 and x86-64，这仍然可能是重复的）

标签： c assembly x86-64 calling-convention

【解决方案1】：

恐怕你弄错了：

函数参数在 rdi 中传递，按照 x86-64 System V calling convention。
注册rbxmust not be modified by a function; GCC 会根据需要保存/恢复它，因此它可以在调用 bar 的过程中保留 x 的副本。
函数返回值在 rax 中。（实际上是 eax；一个 32 位的 int 只使用了低半部分）

您可以通过编译像 int foo(int x){return x;} 这样的函数来验证基础知识 - 您只会看到 mov eax, edi。

这是一个注释版本：

foo:                                    # @foo
        push    rbx           # save register rbx
        mov     ebx, edi      # save argument `x` in ebx
        call    bar           # a = bar()  (in eax)
        or      eax, ebx      # compute `x | a`, setting FLAGS
        mov     ecx, 456      # prepare 456 for conditional move
        mov     eax, 123      # eax = 123
        cmove   eax, ecx      # if `(x | a) == 0` set eax to 456
        pop     rbx           # restore register rbx
        ret                   # return value is in eax

编译器将x || b 优化为(x | b) != 0，从而允许无分支代码生成。

请注意，mov 不会修改 FLAGS，这与大多数整数 ALU 指令不同。

【讨论】：