Golang的学习(2)——函数调用约定

函数调用约定（Calling Convention）定义了函数调用时参数的传递方式、堆栈的清理责任以及寄存器的使用规则。

C/C++函数调用约定

顺便先来复习一下C/C++的函数调用约定

_cdecl (C declaration)

C的默认调用方式，通过栈传递参数，参数从右往左依次入栈，由caller清理栈

_stdcall(StandardCall)

又叫做Pascal调用，C++的标准调用，和前者主要差别就是他是由callee来清理栈

fastcall

快速调用，用寄存器传递参数（前两个参数通过ecx和edx传入，后续参数依旧从右至入栈，由callee清理栈。

windows x64下默认为用四个寄存器，整数参数在寄存器 RCX、RDX、R8 和 R9 中传递。浮点数参数在 XMM0L、XMM1L、XMM2L 和 XMM3L 中传递。由caller来清栈；Linux/Unix 64位则用6个寄存器（RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9），同样由caller清栈

Golang函数调用约定

下面主要是说的Go1.17版本之后的

参数传递

参数的传递上Golang的调用也是基于快速调用的原理，都是先通过寄存器传参，不够了再通过栈传递。不同的是寄存器的数量使用，函数的第 1~9 个参数依次使用 AX、BX、CX、DI、SI、R8、R9、R10、R11 寄存器。从第 10 个参数开始，使用栈传递，并且是从栈顶向栈低依次排列。执行顺序上先入栈，然后再对寄存器赋值。

下面来看一下同样一段实现加法的函数，go和c/c++在函数调用栈上有什么差别

// go
package main

import "fmt"

func ADD(a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10, a11, a12 int) int {
	return a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 + a8 + a9 + a10 + a11 + a12
}

func main() {
	var i = ADD(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)
	fmt.Printf("%d\n", i) 
}

//c/c++
#include <stdio.h>

int add(int a1, int a2,int  a3,int a4,int a5,int a6,int a7,int a8,int a9,int a10,int a11,int a12){
    return a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 + a8 + a9 + a10 + a11 + a12;
}

int main(){
    int i = add(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12);
    printf("%d\n", i);
}

懒得画图了，直接看他们的反汇编实现（这里go的反汇编我是通过dlv源代码级调试的，直接编译成二进制文件的话，go的编译器有函数内联和常数传播机制，会把我的这段代码直接优化掉，后面再来详细学习了解一下）

这里c我就直接ida里看了

可以看到同样是12个参数，go采用了九个寄存器，之后的参数通过压栈传递，并且他是通过定位sp的偏移来寻址变量，这一点也与c通过bp寻址也有所不同

栈空间管理

c/c++的函数栈是固定大小的，所以会存在栈溢出

go的栈空间是动态可扩的，主要是在函数入口前插入一段栈检查代码，调用runtime中的morestack函数来检查当前的栈帧是否超出了分配给 Goroutine 的栈空间，如果栈空间足够，runtime.morestack_noctxt会立即返回，执行流继续往下走，反之则会进行栈扩容操作，分配一个更大的栈，并将当前栈上的数据复制过去，然后返回。

下面是morestack中栈扩容的核心newstack函数

func newstack() {
    oldsize := gp.stack.hi - gp.stack.lo
 
    // 两倍于原来大小
    newsize := oldsize * 2
 
    // 需要的栈太大，直接溢出
    if newsize > maxstacksize {
        throw( "stack overflow" )
    }
 
    // goroutine必须是正在执行过程中才会调用newstack
    // 所以这个状态一定是Grunning或者Gscanrunning
    casgstatus(gp, _Grunning, _Gcopystack)
 
    // gp的处于Gcopystack状态，当我们对栈进行复制时并发GC不会扫描此栈
    // 栈的复制
    copystack(gp, newsize)
    casgstatus(gp, _Gcopystack, _Grunning)
 
    // 继续执行
    gogo(&gp.sched)
}

多返回值

go语言是支持多返回值的，主要原因是他将返回值保存在参数列表，然后和参数同样的待遇，优先通过寄存器传递值，不够了便通过压栈传递