Windows x64汇编函数调用约定

时间：2022-06-24 21:32:14

最近在写一些字符串函数的优化，用到x64汇编，我也是第一次接触，故跟大家分享一下。

x86：又名 x32 ，表示 Intel x86 架构，即 Intel 的32位 80386 汇编指令集。

x64：表示 AMD64 和 Intel 的 EM64T ，而不包括 IA64 。至于三者间的区别，可自行搜索。

x64 跟 x86 相比寄存器的变化，如图：

Windows x64汇编函数调用约定

从图上可以看到，X64架构相对于X86架构的主要变化，是将原来所有的寄存器都扩大了一倍，例如EAX现在扩充成RAX，同时，又新增加了从R8～R15这8个64位的寄位器，有点RISC的味道（RISC特点就是寄存器多）。

然后还有下面的一些改变：

  • x64上面默认的函数调用约定是 fast call ，也就是 ABI 是 fast call ；
  • 一个函数在调用时，前四个参数是从左至右依次存放于RCX、RDX、R8、R9寄存器里面，剩下的参数从左至右顺序入栈；
  • 调用者负责在栈上分配32字节的“shadow space”，用于存放那四个存放调用参数的寄存器的值（亦即前四个调用参数）；
  • 小于64位(bit)的参数传递时高位并不填充零（例如只传递ecx），大于64位需要按照地址传递；
  • 被调用函数的返回值是整数时，则返回值会被存放于RAX；
  • 被调用函数不负责清栈，调用者负责清理栈；
  • RAX，RCX，RDX，R8，R9，R10，R11是“易挥发”的，不用特别保护，其余寄存器需要保护。（x86下只有eax, ecx, edx是易挥发的）
  • 栈需要16字节对齐，“call”指令会入栈一个8字节的返回值（注：即函数调用前原来的RIP指令寄存器的值），这样一来，栈就对不齐了（因为RCX、RDX、R8、R9四个寄存器刚好是32个字节，是16字节对齐的，现在多出来了8个字节）。所以，所有非叶子结点调用的函数，都必须调整栈RSP的地址为16n+8，来使栈对齐。
  • 对于 R8～R15 寄存器，我们可以使用 r8, r8d, r8w, r8b 分别代表 r8 寄存器的64位、低32位、低16位和低8位。

一些其他要注意的小问题：

  • 另外一些小问题要注意，AMD64不支持 push 32bit 寄存器的指令，最好的方法就是 push 和 pop 都用64位寄存器，即 push rbx ，不要使用 push ebx 。
  • 另外要补充的一点是，在一般情况下，X64 平台的 RBP 栈基指针被废弃掉，只作为普通寄存器来用，所有的栈操作都通过 RSP 指针来完成。

遗留问题

　　以上都是关于 Windows 上的调用约定，即 Visual Studio 上使用的调用约定，至于 GCC 的函数调用约定是否一致，还不清楚，有知道的请指点一下，我从 asmlib 的64位汇编看，GCC 好像第一个参数用的是 rdi ，而不是 rcx 。

示例：

; 示例代码 1.asm

; 语法：GoASM

DATA SECTION

text     db 'Hello x64!',

caption  db 'My First x64 Application', 

CODE SECTION

START:

sub rsp, 28h           ; 堆栈预留 shadow space (40 + 8)字节

xor r9d, r9d           ; r9

lea r8, caption        ; r8

lea rdx, text          ; rdx

xor rcx, rcx           ; rcx

call MessageBoxA

add rsp, 28h           ; 调用者自己恢复堆栈

ret

参考文章

Windows平台X64函数调用约定与汇编代码分析　|　http://kelvinh.github.io/blog/2013/08/05/windows-x64-calling-conventions/

x64 参数传递　|　http://hyperiris.blog.163.com/blog/static/1808400592011715111957863/

W​i​n​d​o​w​s​ ​X​6​4​汇​编​入​门​(​1​)　|　http://wenku.baidu.com/view/3093d52d453610661ed9f4b0.html

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