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过程调用是计算机程序执行中的基本操作。
当主程序需要执行某个功能时,
它会调用相应的函数。在这个过程中,
主程序会将参数传递给函数,
函数执行完毕后会将结果返回给主程序。
这就像是主程序小人请求函数小人
帮忙计算,传递参数3和5,
函数小人计算后返回结果8。
栈帧是函数调用时在栈中分配的内存区域,
它就像一个积木块的组合。
每个栈帧包含多个重要组成部分:
返回地址用于记录函数执行完毕后的返回位置,
保存的寄存器存储调用前的寄存器状态,
局部变量存储函数内部定义的变量,
函数参数存储传递给函数的参数值。
栈指针SP指向当前栈帧的顶部,
这些积木块按顺序堆叠形成完整的栈帧结构。
在x86-64架构中,寄存器有明确的使用规则和分工。
参数寄存器RDI、RSI、RDX、RCX、R8、R9
用于传递函数的前六个整数参数。
RAX寄存器用于存储函数的返回值。
被调用者保存寄存器如RBX、R12到R15
需要被调用函数负责保存和恢复。
调用者保存寄存器如R10、R11
由调用函数负责保存。
RSP是栈指针寄存器,指向当前栈顶。
这些规则确保函数调用过程中
寄存器状态的正确管理。
函数参数的传递遵循特定的机制和规则。
就像一条传送带系统,
参数按照顺序进行传递。
前6个整数参数通过专用寄存器传递,
分别使用RDI、RSI、RDX、RCX、R8、R9寄存器。
这些参数就像彩色包裹,
沿着传送带到达对应的寄存器槽位。
当参数超过6个时,
多余的参数会通过栈进行传递。
大型结构体参数由于占用空间较大,
通常也会使用栈来传递其地址。
这种机制确保了参数传递的高效性和正确性。
让我们通过具体的汇编代码实例
来理解过程调用的机器级实现。
这里有一个简单的C函数add和main函数,
以及它们对应的汇编代码。
卡通角色将逐步表演每条指令的执行过程。
首先main函数准备参数,
将3放入RDI寄存器,5放入RSI寄存器。
然后执行call指令调用add函数,
add函数将两个参数相加,
结果存储在RAX寄存器中返回。
通过这种可视化的方式,
我们可以清楚地看到每条汇编指令
是如何实现过程调用的各个步骤的。