go函数栈布局

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本文探讨Go语言1.15.6版本中的函数栈布局，通过一个示例及汇编代码进行说明。主要内容包括理解寄存器、bp和sp的概念，以及函数调用时栈的变化。了解Go函数栈布局有助于理解GMP调度过程。

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本文涉及的go版本为1.15.6，其他版本可能有区别！！！

go中的函数栈布局是怎么样的呢？本文将会会通过下面这个例子来展开。

package function_stack
func sum(a, b int) int {
	a2 := a * a
	b2 := b * b
	c := a2 + b2
	return c
}

func main() {
	sum(1, 2)
}

执行如下命令

1 编译成可执行文件 go tool compile -N -l function_stack_test.go
2 反编译 go tool objdump function_stack_test.o

输出如下汇编代码（输出结果做了一定的精简）

  //main函数对应的汇编代码
  function_stack_test.go:12     0x3f7   MOVQ GS:0, CX           [5:9]R_TLS_LE
  function_stack_test.go:12     0x400   CMPQ 0x10(CX), SP
  function_stack_test.go:12     0x404   JBE 0x437
  function_stack_test.go:12     0x406   SUBQ $0x20, SP	//预留32字节空间
  function_stack_test.go:12     0x40a   MOVQ BP, 0x18(SP)	//保存调用者栈基caller's bp到main函数栈
  function_stack_test.go:12     0x40f   LEAQ 0x18(SP), BP	//保存main函数栈基到rbp寄存器中
  function_stack_test.go:13     0x414   MOVQ $0x1, 0(SP)	//参数1入栈
  function_stack_test.go:13     0x41c   MOVQ $0x2, 0x8(SP)	//参数2入栈
  function_stack_test.go:13     0x425   CALL 0x42a              [1:5]R_CALL:"".sum	//调用sum，会把0x42a压入栈顶作为返回地址
  function_stack_test.go:14     0x42a   MOVQ 0x18(SP), BP	//调用者栈基恢复到rbp寄存器
  function_stack_test.go:14     0x42f   ADDQ $0x20, SP	//回收main栈
  function_stack_test.go:14     0x433   RET	//main函数执行结束，跳转到调用者处
  function_stack_test.go:12     0x434   NOPL 0(AX)
  function_stack_test.go:12     0x437   CALL 0x43c              [1:5]R_CALL:runtime.morestack_noctxt
  function_stack_test.go:12     0x43c   JMP %22%22.main(SB)

  //sum函数对应的汇编代码
  function_stack_test.go:4      0x39f   SUBQ $0x20, SP	//预留32字节空间
  function_stack_test.go:4      0x3a3	MOVQ BP, 0x18(SP)	//保存main函数栈的栈基到sum函数栈
  function_stack_test.go:4      0x3a8   LEAQ 0x18(SP), BP	//保存sum函数栈基到rbp寄存器中
  function_stack_test.go:4      0x3ad   MOVQ $0x0, 0x38(SP)	//初始化返回值，该返回值在main函数栈上
  function_stack_test.go:5      0x3b6   MOVQ 0x28(SP), AX	//第一个参数a入rax寄存器
  function_stack_test.go:5      0x3bb   MOVQ 0x28(SP), CX	//第一个参数a入rcx寄存器
  function_stack_test.go:5      0x3c0   MULQ AX, CX	//计算a*a并保存结果到rcx寄存器
  function_stack_test.go:5      0x3c4   MOVQ CX, 0x10(SP)	//保存rcx寄存器的值到rsp+16处
  function_stack_test.go:6      0x3c9   MOVQ 0x30(SP), AX	//第二个参数b入rax寄存器
  function_stack_test.go:6      0x3ce   MOVQ 0x30(SP), CX	//第二个参数b入rax寄存器
  function_stack_test.go:6      0x3d3   IMULQ AX, CX	//计算b*b并保存结果到rcx寄存器
  function_stack_test.go:6      0x3d7   MOVQ CX, 0x8(SP)	//保存rcx寄存器的值到rsp+8处
  function_stack_test.go:7      0x3dc   MOVQ 0x10(SP), AX	//rsp+16处的值(也就是a*a)放入rcx寄存器
  function_stack_test.go:7      0x3e1   ADDQ CX, AX	//计算rax寄存器的值+rcx寄存器的值并保存结果到rax寄存器中
  function_stack_test.go:7      0x3e4   MOVQ AX, 0(SP)	//局部变量c入栈
  function_stack_test.go:9      0x3e8   MOVQ AX, 0x38(SP)	//更新返回值
  function_stack_test.go:9      0x3ed   MOVQ 0x18(SP), BP	//rbp恢复到main函数栈栈基
  function_stack_test.go:9      0x3f2   ADDQ $0x20, SP	//释放sum函数栈
  function_stack_test.go:9      0x3f6   RET	//跳转到调用者处

要想理解上面代码得先理解如下概念：

寄存器：CPU中暂存指令、数据、地址的地方。
bp：栈基，也就是栈底。rbp为存储栈基的寄存器
sp：栈顶。rsp为存储栈顶的寄存器

go语言编译期器main函数头尾部加了栈溢出检查代码，也就是上面没有添加注释的部分。
当程序执行到main函数的0x425时（也就是即将调用sum函数）函数栈布局如下图：
在这里插入图片描述
当函数执行到sum函数0x3ed时函数栈布局如下：

熟悉了go函数栈布局会对理解GMP调度过程有很好的帮助作用。
一般的，一个go函数栈布局如下图所示：