go语言调用约定和多返回值的实现原理

go语言调用约定和多返回值的实现原理

go简单代码反汇编

用简单的代码用以分析go的调用约定及多返回值的返回方式。

package main

func vals(c, d int) (a int, b int) {
	e := 1
	f := 2
	a = c + d + e + f
	b = d * 2
	return
}

func testMutil() {
	i, j := vals(1, 2)
	i = i + 1
	j = j + 1
}

func main() {
	testMutil()
}

编译go build -gcflags "-N -l" test.go并通过反编译软件获得部分汇编:

main_vals:
    sub     rsp, 18h
    mov     [rsp+18h+var_8], rbp
    lea     rbp, [rsp+18h+var_8]
    mov     [rsp+18h+arg_10], 0
    mov     [rsp+18h+arg_18], 0
    mov     [rsp+18h+var_10], 1
    mov     [rsp+18h+var_18], 2
    mov     rax, [rsp+18h+arg_0]
    add     rax, [rsp+18h+arg_8]
    add     rax, [rsp+18h+var_10]
    add     rax, 2
    mov     [rsp+18h+arg_10], rax
    mov     rax, [rsp+18h+arg_8]
    shl     rax, 1
    mov     [rsp+18h+arg_18], rax
    mov     rbp, [rsp+18h+var_8]
    add     rsp, 18h
    retn
main_vals endp

main_testMutil:
    mov     rcx, gs:28h
    mov     rcx, [rcx+0]
    cmp     rsp, [rcx+10h]
    jbe     short morestack_noctxt
    sub     rsp, 48h
    mov     [rsp+48h+var_8], rbp
    lea     rbp, [rsp+48h+var_8]
    mov     [rsp+48h+var_48], 1
    mov     [rsp+48h+var_40], 2
    call    main_vals
    mov     rax, [rsp+48h+var_38]
    mov     [rsp+48h+var_10], rax
    mov     rax, [rsp+48h+var_30]
    mov     [rsp+48h+var_18], rax
    mov     rax, [rsp+48h+var_10]
    mov     [rsp+48h+var_20], rax
    mov     rax, [rsp+48h+var_18]
    mov     [rsp+48h+var_28], rax
    mov     rax, [rsp+48h+var_20]
    inc     rax
    mov     [rsp+48h+var_20], rax
    mov     rax, [rsp+48h+var_28]
    inc     rax
    mov     [rsp+48h+var_28], rax
    mov     rbp, [rsp+48h+var_8]
    add     rsp, 48h
    retn
morestack_noctxt:
    call    runtime_morestack_noctxt
main_testMutil endp

go语言调用约定分析

1. C/C++调用约定类别

• __stdcall调用约定：函数的参数自右向左通过栈传递，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈。

• _cdecl是C和C++程序的缺省调用方式。每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会比调用_stdcall函数的大。函数采用从右到左的压栈方式。注意：对于可变参数的成员函数，始终使用__cdecl的转换方式。

• __fastcall调用约定：它是通过寄存器来传送参数的（实际上，它用ECX和EDX传送前两个双字（DWORD）或更小的参数，剩下的参数仍旧自右向左压栈传送，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈）。

• thiscall仅仅应用于”C++”成员函数。this指针存放于CX寄存器，参数从右到左压。thiscall不是关键词，因此不能被程序员指定。

• naked call采用1-4的调用约定时，如果必要的话，进入函数时编译器会产生代码来保存ESI，EDI，EBX，EBP寄存器，退出函数时则产生代码恢复这些寄存器的内容。naked call不产生这样的代码。naked call不是类型修饰符，故必须和_declspec共同使用。

2. go语言调用约定

sub     rsp, 18h
mov     [rsp+18h+var_8], rbp
...
mov     rbp, [rsp+18h+var_8]
add     rsp, 18h

这段代码分别对应栈帧的构造与销毁。
根据反汇编并且调试，可以发现go语言参数是自右向左通过栈传递，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈。所以GO语言符合__stdcall调用约定。

go语言如何实现多返回值的

go语言可以返回多个返回值, 但同为编译型语言的C、C++却不支持。

1. C/C++返回值返回方式。
   C/C++是通过eax/rax(32/64bit)寄存器返回的返回值。
2. go语言多返回值返回方式
   可以看到vals函数的汇编，通过调试，可知arg_10与arg_18就是返回值a和b, arg_0与arg_8分别是参数c和d。其中

mov     [rsp+18h+arg_10], rax
...
mov     [rsp+18h+arg_18], rax

分别将参数值返回到参数上。之后在main_testMutil中将参数返回值拷贝到对应局部变量中

mov     rax, [rsp+48h+var_38]
mov     [rsp+48h+var_10], rax
mov     rax, [rsp+48h+var_30]
mov     [rsp+48h+var_18], rax

这就是go语言多返回值的实现方法了。

总结

go语言采用的是__stdcall调用约定。go多返回值是通过栈传递的。将多个返回值先传回参数上，函数栈帧销毁后并不会销毁参数部分（这里用作返回值），再将参数部分进行拷贝然后再参与运算。