Linux下常用的函数调用栈规范

我们都应该知道，高级语言的函数调用过程中，有“栈”这么一个概念，被调用函数的局部变量是存放在栈中的，函数调用的参数也是通过栈传递的。那么，调用函数是怎么把各种数据压入栈中，被调用函数又是怎么对栈进行操作以获取必要的数据呢？函数调用发生完毕之后，谁又负责清理这个栈？这就用到了函数调用栈规范！

函数调用栈规范是指编译器的一中“约定”，他规定了调用者如何传递参数，被调用者如何获取参数，调用完成后怎么清理栈，怎么传递返回值等。编译器在编译程序的时候遵循这种规范，从而使程序正确的执行。对于不同的编译器，不同的高级语言，这种规范是不尽相同的。

在X86平台下的Linux内核中，常用的函数调用规范有：C，FastCall，Pascal等，下面简单介绍下这几种规范：

1、C规范

规定调用者将参数从右至左压栈，返回值通过EAX寄存器传递，如果返回值超过32位，则使用EDX:EAX传递，最后由调用者负责清理栈。这个规范被大多数C编译器遵守。

我们需要注意的是，由调用者负责清理堆栈，可以支持变参函数，比如我们所熟悉的printf函数。让我们看个例子：

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

这个语句的目的是调用一个printf函数。被调用的函数在编译的时候并不知道自己将要被传递多少个函数，但是调用者知道。这个语句返汇编后大概的样子如下：

pushl   $k  //伪汇编，将k入栈
pushl   $j
pushl   $i
push    $addr //addr为第一个参数的语句的地址
call     printf
addl    $0x10, %esp

或者翻译成：

sub    $0x10, %esp //先申请栈空间
mov   $addr, (%esp)
mov   $i, 0x4(%esp)
mov   $j, 0x8(%esp)
mov   $k, 0xc(%esp)
call    printf
addl   $0x10, %esp

实际上，第二种翻译和第一种完成的功能基本一致，都是越右边的参数越靠近栈底，因为栈是从高地址往低地址增长的，所以地址也就越高。printf函数被调用后，先读栈顶的参数，也就是"%d, %d, %d\n"，然后根据这个参数确定其他参数的个数，并向高地址寻找即可。

从上面的汇编代码可以看出，

addl   $0x10, %esp

这条指令是负责清理栈的，他位于调用者种，他知道自己应该清理多大的栈。而在被调用者中，往往通过

ret   $n

这条指令来清理栈的，因为printf在编译时并不知道自己会被传递多少个参数，因此这个n也就不能确定，所以没办法在被调用者中清理栈。

2、FastCall

顾名思义，fastcall就是快速调用的意思。因为压栈操作必须要访存，对于一些经常被调用的参数简单的小函数来说会有一定的开销，因此可以通过寄存器传参。以gcc为例，gcc使用fastcall的时候，默认从左到右的前两个参数通过ECX和EDX两个寄存器来传递，其他参数使用栈传递，但是可以通过__attribute__((regparm(n)))来控制可使用寄存器的数目，例如regparm(3)就表示前三个参数使用寄存器来传递，默认寄存器是EAX,ECX,EDX。返回值传递和栈清理同C规范相同。

这种规范应该是对C规范的一种补充和优化，在linux内核中经常用到，比如系统调用。

3、Pascal

参数从左到右入栈，被调用者负责清理栈，返回值通过EAX或EDX:EAX传递。