rdi 和 rsi 调用者保存还是被调用者保存的寄存器？

Posted 2023-02-14

【中文标题】rdi 和 rsi 调用者保存还是被调用者保存的寄存器？

【英文标题】：Are rdi and rsi caller saved or callee saved registers?

【发布时间】：2019-08-18 15:09:14

【问题描述】：

从*** x86 调用约定，它说对于 Microsoft x64 调用约定：

寄存器 RBX、RBP、RDI、RSI、RSP、R12、R13、R14 和 R15 被视为非易失性（被调用方保存）。

但对于 System V AMD64 ABI：

如果被调用者希望使用寄存器 RBX、RBP 和 R12-R15，则必须在将控制权返回给调用者之前恢复它们的原始值。

它没有提到任何关于 rdi 和 rsi 的内容。

我还了解到 %rax、%rcx、%rdx、%rdi、%rsi、%rsp 和 %r8-r11 被认为是调用者保存寄存器 （来自pdf）

我的问题是，不同平台的调用约定是否不同？（我尝试在 asm 中为 unix 环境编写一些 libc 函数）

我找不到任何讨论该主题的文章，该主题的资源也会有所帮助。我想知道这些约定的优缺点。

【参考方案1】：

是的，在我知道的所有函数调用约定中，传递参数的寄存器都是调用破坏的。（除了系统调用调用约定，通常所有 regs 都会保留，除了一个返回值，包括参数传递。除了 x86-64 syscall 破坏 RCX 和 R11...)

特别是在 x86-64 System V 中，除 RBX、RBP、RSP 和 R12-R15 之外的所有寄存器都被调用破坏。 （包括 xmm0-15、x87/mmx 寄存器，以及 AVX512 zmm0-31 和 k0-k7 掩码寄存器。）

What registers are preserved through a linux x86-64 function call 显示 ABI 文档中的表格。

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调用约定/ABI 将寄存器的状态定义为调用保留或调用破坏。不同的约定可以做出不同的选择。

是的，Microsoft Windows 选择了与其他所有人不同的调用约定：Why does Windows64 use a different calling convention from all other OSes on x86-64? 在 Windows x64 中，RDI 是保留调用的，就像在大多数 32 位调用约定中一样。

但在 x86-64 System V 中，设计人员从头开始选择寄存器，并且（正如我对该链接问题的回答所示）发现将 RDI 和 RSI 用于前 2 个参数可以节省指令（使用早期 x86 构建 SPECint 时） gcc 的 -64 端口）。可能是因为当时 gcc 喜欢使用 rep stosd 内联 memset 或 memcpy，或者库实现使用了它。

（说 RDI本质上被调用破坏是没有意义的，x86-64 ISA 没有定义它。这取决于每个平台来选择。）

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术语：

我讨厌“调用者保存”与“被调用者保存”的术语：从 2 个不同的角度（调用者和被调用者）思考会令人困惑，并且错误地暗示每个寄存器确实都保存在某处每个call。此外，名称仅相差 1 个字母，因此在阅读时在视觉上不是很明显。

“preserved”或“clobbered”很棒；他们从任何一个角度工作。 （被调用者会对你的 regs 做什么，或者你可以对调用者的 regs 做什么。）此外，它们是不言自明的。

【讨论】：

所以如果我在 unix 环境中覆盖 rdi 并且不恢复它，可以吗？

哦，我刚刚阅读了您的更新答案，保留和破坏的术语听起来很棒，谢谢。

@Sayakura：是的，再次更新了 SysV ABI pdf 中的表格链接，该表格明确记录 RDI 和 RSI 为 call-clobbered。我之前很着急，没有看到你的问题部分，你只发现它们被用于参数传递，但没有确认这意味着它们被调用破坏了。它们本质上不是一回事，但在我见过的所有调用约定中，它们都是。

是的。这里的操作系统不同。 RSI 和 RDI 在 Unix x64 中被破坏，但在 Windows 中没有。有关完整概述，请参阅agner.org/optimize/calling_conventions.pdf