Linux下常用的函數調用棧規範

 

我們都應該知道，進階語言的函數調用過程中，有“棧”這麼一個概念，被調用函數的局部變數是存放在棧中的，函數調用的參數也是通過棧傳遞的。那麼，調用函數是怎麼把各種資料壓入棧中，被調用函數又是怎麼對棧進行操作以擷取必要的資料呢？函數調用發生完畢之後，誰又負責清理這個棧？這就用到了函數調用棧規範！

函數調用棧規範是指編譯器的一中“約定”，他規定了調用者如何傳遞參數，被調用者如何擷取參數，調用完成後怎麼清理棧，怎麼傳遞傳回值等。編譯器在編譯器的時候遵循這種規範，從而使程式正確的執行。對於不同的編譯器，不同的進階語言，這種規範是不盡相同的。

在X86平台下的Linux核心中，常用的函數調用規範有：C，FastCall，Pascal等，下面簡單介紹下這幾種規範：

1、C規範

規定調用者將參數從右至左壓棧，傳回值通過EAX寄存器傳遞，如果傳回值超過32位，則使用EDX:EAX傳遞，最後由調用者負責清理棧。這個規範被大多數C編譯器遵守。

我們需要注意的是，由調用者負責清理堆棧，可以支援變參函數，比如我們所熟悉的printf函數。讓我們看個例子：

printf("%d, %d, %d\n", i, j, k);

這個語句的目的是調用一個printf函數。被調用的函數在編譯的時候並不知道自己將要被傳遞多少個函數，但是調用者知道。這個語句返彙編後大概的樣子如下：

 

pushl   $k  //偽彙編，將k入棧pushl   $jpushl   $ipush    $addr //addr為第一個參數的語句的地址call     printfaddl    $0x10, %esp
或者翻譯成： 
sub    $0x10, %esp //先申請棧空間mov   $addr, (%esp)mov   $i, 0x4(%esp)mov   $j, 0x8(%esp)mov   $k, 0xc(%esp)call    printfaddl   $0x10, %esp
實際上，第二種翻譯和第一種完成的功能基本一致，都是越右邊的參數越靠近棧底，因為棧是從高地址往低地址增長的，所以地址也就越高。printf函數被調用後，先讀棧頂的參數，也就是"%d, %d, %d\n"，然後根據這個參數確定其他參數的個數，並向高地址尋找即可。
從上面的彙編代碼可以看出，
addl   $0x10, %esp
 
這條指令是負責清理棧的，他位於調用者種，他知道自己應該清理多大的棧。而在被調用者中，往往通過
ret   $n
這條指令來清理棧的，因為printf在編譯時間並不知道自己會被傳遞多少個參數，因此這個n也就不能確定，所以沒辦法在被調用者中清理棧。
2、FastCall
顧名思義，fastcall就是快速調用的意思。因為壓棧操作必須要訪存，對於一些經常被調用的參數簡單的小函數來說會有一定的開銷，因此可以通過寄存器傳參。以gcc為例，gcc使用fastcall的時候，預設從左至右的前兩個參數通過ECX和EDX兩個寄存器來傳遞，其他參數使用棧傳遞，但是可以通過__attribute__((regparm(n)))來控制可使用寄存器的數目，例如regparm(3)就表示前三個參數使用寄存器來傳遞，預設寄存器是EAX,ECX,EDX。傳回值傳遞和棧清理同C規範相同。
這種規範應該是對C規範的一種補充和最佳化，在linux核心中經常用到，比如系統調用。
3、Pascal
參數從左至右入棧，被調用者負責清理棧，傳回值通過EAX或EDX:EAX傳遞。
參考書目：《獨闢蹊徑品核心:Linux核心原始碼導讀》
 
From:www.spongeliu.com