golang function memory layout and calling convention

Go 函数栈帧内存布局包括参数、局部变量和返回值寄存器，其调用约定规定了寄存器的使用。例如，在 x86_64 架构中，参数传递在栈中，返回值存储在寄存器中；在 ARM64 架构中，前 4 个参数传递在寄存器中，其他传递在栈中。

Go 函数内存布局与调用约定

内存布局

Go 函数栈帧的内存布局是：

• 参数
• 局部变量
• 返回值寄存器

参数和局部变量在栈帧中存储在连续的内存区域中。返回值寄存器则存储在特定寄存器中，具体取决于 Go 架构。

调用约定

Go 函数调用约定定义了函数调用期间寄存器的使用方式。在 Go 中，调用约定如下：

• x86_64 架构：

  • 参数传递在栈中
  • 返回值存储在寄存器中

• ARM64 架构：

  • 前 4 个参数传递在寄存器中
  • 其他参数传递在栈中
  • 返回值存储在寄存器中

实战案例

以下 Go 代码示例演示了函数内存布局和调用约定：

func main() {
    var x int = 10    // 局部变量
    y := 20          // 局部变量
    sum(x, y)         // 调用 sum 函数
}

func sum(a, b int) int { // 参数
    var c int = a + b   // 局部变量
    return c            // 返回值
}

在本例中，sum 函数有 2 个参数和 1 个局部变量。sum 函数的栈帧如下所示：

+--------------+
|   参数 a     |
+--------------+
|   参数 b     |
+--------------+
|  局部变量 c  |
+--------------+
|   返回值寄存器   |
+--------------+

编译后的汇编代码如下：

// 函数 main
main:
    ...
    // 将局部变量 x 压入栈中
    pushq $10
    ...
    // 将局部变量 y 压入栈中
    pushq $20  
    ...
    // 调用 sum 函数
    call sum
    ...

// 函数 sum
sum:
    // 将参数 a 移动到寄存器 rax
    movq %rdi, %rax
    // 将参数 b 移动到寄存器 rdx
    movq %rsi, %rdx
    ...
    // 将局部变量 c 压入栈中
    pushq %rax
    ...
    // 将返回值移动到寄存器 rax
    movq %rax, %rdi
    // 返回
    retq

汇编代码展示了函数参数、局部变量和返回值在栈帧中的存储以及调用约定是如何工作的。

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