Linux 64-abi，调用约定

Question

我正在阅读intel manual 关于调用约定以及哪个寄存器有哪个用途。这是Figure 3.4: Register Usage 中指定的内容：

%rax       temporary register; with variable arguments
           passes information about the number of vector
           registers used; 1st return register

但是在linux api 中我们使用rax 来传递函数号。是否与intel手册中的规定一致？实际上我希望（根据手册）我们将函数号传递给rdi（它用于第一个参数）。等等……

我可以使用rax 在我的手写函数中传递第一个函数参数吗？例如

mov rax, [array_lenght_ptr]
mov rdi, array_start_ptr
callq _array_sum

Answer 1

那句话是在谈论 function 调用约定，它由 x86-64 System V ABI doc 标准化。

您正在考虑 Linux 的系统调用调用约定，该约定在 ABI 文档的附录中进行了描述，但该部分不是规范的。无论如何，系统调用 ABI 将调用号放在 rax 中，因为它不是系统调用的 arg。或者，您可以将其视为第 0 个参数，就像可变参数函数调用传递 al 中的 FP 寄存器参数的数量一样。 （有趣的事实：这使得调用者甚至可以传递堆栈上的第一个 FP arg，如果他们愿意的话。）

但更重要的是，因为 RAX 中的 call number 是一个更好的 ABI，并且由于传统：这也是 i386 系统调用 ABI 所做的。以及 i386 System V 函数-call ABI 完全不同，只使用堆栈参数。

这意味着系统调用包装函数只需设置 eax 并运行 syscall 而无需执行类似的操作

libc_write_wrapper_for_your_imagined_syscall_convention:
   ; copy all args to the next slot over
    mov r10, rdx   ; size_t count
    mov rdx, rsi   ; void *buf
    mov esi, edi   ; int fd
    mov edi, 1     ; SYS_write
    syscall
    cmp  rax, -4095
    jae  set_errno
    ret

而不是

actual_libc_write_wrapper:   ; glibc's actual code I think also checks for pthread cancellation points or something...
    mov eax, 1     ; SYS_write
    syscall
    cmp  rax, -4095
    jae  set_errno
    ret

注意使用r10而不是rcx，因为syscall破坏了rcx和r11与保存的RIP和RFLAGS，所以它不必写任何带有返回信息的内存，并且不会'不要强迫用户空间把它放在内核可以读取它的地方（就像 32 位 sysenter 一样）。

所以系统调用约定不能与函数调用约定相同。 （或者函数调用约定必须选择不同的寄存器。）

对于具有 4 个或更多参数的系统调用（或适用于任何系统调用的通用包装器），您确实需要 mov r10, rcx，但仅此而已。 （与 32 位约定不同，包装器必须从堆栈中加载参数，并保存/恢复 ebx，因为内核选择不当的 ABI 将其用于第一个参数。）

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我可以使用 rax 在我的手写函数中传递第一个函数参数吗？

是的，对不需要从 C 调用的私有帮助函数做任何你想做的事情。

选择 arg 寄存器以使调用者（或最重要的调用者）更轻松，否则您将使用具有固定寄存器选择的任何寄存器（如 div）。

注意哪些寄存器被破坏，哪些被注释保留。只需费心保存/恢复调用者实际需要保存/恢复的寄存器，并选择您使用哪些 tmp regs 来最小化推送/弹出。如果您的函数很短，请避免推送/弹出保存/重新加载作为调用者关键延迟路径的一部分的寄存器。