“在函数调用中保留寄存器”是什么意思？答案

【问题标题】：What does it mean that "registers are preserved across function calls"?“在函数调用中保留寄存器”是什么意思？
【发布时间】：2021-01-05 18:42:48
【问题描述】：

从这个问题What registers are preserved through a linux x86-64 function call，它说在函数调用中保存了以下寄存器：

r12, r13, r14, r15, rbx, rsp, rbp

所以，我继续进行了以下测试：

.globl _start
_start:
    mov $5, %r12
    mov $5, %r13
    mov $5, %r14
    mov $5, %r15
    call get_array_size
    mov $60, %eax
    syscall

get_array_size:
    mov $0, %r12
    mov $0, %r13
    mov $0, %r14
    mov $0, %r15
    ret

而且，我在想，在call get_array_size 之后，我的寄存器会自动（并且有点神奇地）恢复为值5。 gdb 表明这是不正确的。

但我认为我可能误解了这一点。我想这只是意味着“符合 x86-64 ABI”的任何函数都应该在完成后恢复这些寄存器（换句话说，我的 get_array_size 函数在 linux ABI 中是无效的函数），或者可以有人向我解释我的理解中似乎缺少什么。

此外，当有人说函数应该符合ABI 时，非全局函数也应该这样做吗？或者“内部实现”根本不重要，只有我向公众公开的功能（通过globl）应该遵守它？是否有一种通常用来表示函数是局部函数还是全局函数的符号（例如在命名方案中？）。

当然，我是asm 的初学者，非常感谢您解释我可能遗漏的内容。

【问题讨论】：

正确，您的手写 asm get_array_size 不遵循 ABI，因为它破坏了调用保留寄存器。这意味着它的调用者需要特别对待它，而不是遵循通常的 ABI 保证。 asm 没有魔法，每条指令只对架构状态有其记录的影响。
@PeterCordes 我明白了——所以它更像是一种约定，而不是“由处理器完成”的事情。当您调用 linux x86-64 函数时，它“遵循此约定”。这是更好的理解吗？
@samuelbrody1249 完全正确。因此，ABI 通常被称为“调用约定”。您不必为自己的代码遵循它，但如果您不这样做，编译器将无法正确调用您的函数。
换句话说，它们被保留在对已编写为符合 ABI 的函数的调用中。
永远记住，虽然我们碰巧有像 gcc 这样的工具所遵循的目标定义（ARM、intel 等）调用约定，但真正选择的是编译器作者，所以不要假设任何编译器都符合该特定编译器的语句。同样，从 asm 调用的库，它们是用/为什么构建的。

标签： assembly x86 x86-64 calling-convention abi

【解决方案1】：

正确，您的手写 asm get_array_size 不遵循 ABI，因为它破坏了调用保留寄存器。这意味着它的调用者需要对其进行特殊处理，而不是遵循通常的 ABI 保证。

ABI 文档是编译器生成的函数遵循的标准，大多数手写函数也应遵循该标准，除非您想制定自己的自定义调用约定。请参阅What are callee and caller saved registers?，了解有关调用保留与调用破坏对调用者意味着什么的更多详细信息，以及函数本身的实现（如果它想遵循 ABI）。

带有自定义调用约定的小型私有“帮助”函数是可以的，只要您注释它们（并且永远不要尝试从 C 调用它们）。尤其是在优化时，例如代码大小（见codegolf x86-64 tips）

asm 没有魔法，每条指令仅对架构状态有其记录的影响。（寄存器和内存的内容）。

从 Intel 的 call 和 ret 文档中可以看出，它们修改的唯一整数寄存器是 RSP。像 NASM 和 GAS 这样的普通汇编程序不会神奇地向您的函数添加指令。（MASM可以不同，但是如果你看反汇编你仍然可以看到真正的代码。）

【讨论】：