Кадр функции и соглашение System V

Урок про правила, по которым функции договариваются о передаче аргументов и сохранении регистров.

Соглашение вызова (calling convention) — общие правила, как передавать аргументы, возвращать результат и кто сохраняет регистры.

Зачем нужны соглашения

Чтобы ваша функция могла вызвать чужую (например, из libc), обе должны договориться: где лежат аргументы, куда класть результат, какие регистры можно портить. В Linux x86-64 действует соглашение System V AMD64 ABI — его соблюдают все.

Аргументы по регистрам

Первые шесть целочисленных аргументов передаются в регистрах в строгом порядке, а результат возвращается в rax:

Седьмой и далее аргументы передаются через стек. Поэтому для функции sum(a, b) вызывающий кладёт a в rdi, b в rsi и делает call.

Пролог и эпилог

В начале функции принято настроить «кадр стека» (стандартный пролог), а в конце вернуть всё назад (эпилог):

summa:
    push rbp        ; пролог: сохранить старый rbp
    mov  rbp, rsp   ; rbp указывает на кадр этой функции
    ; ... тело: аргументы в rdi, rsi ...
    mov  rax, rdi
    add  rax, rsi   ; rax = a + b
    mov  rsp, rbp   ; эпилог: восстановить стек
    pop  rbp        ; вернуть старый rbp
    ret

Кадр (rbp) даёт стабильную точку отсчёта для локальных переменных и аргументов, даже когда rsp двигается. По цепочке сохранённых rbp отладчик и восстанавливает стек вызовов.

Как работает под капотом

Смоделируем передачу аргументов и возврат результата по System V на Python:

def call_summa(rdi, rsi):   # 1-й арг в rdi, 2-й в rsi
    rax = rdi + rsi         # тело: rax = a + b
    return rax              # результат в rax

result = call_summa(7, 35)  # summa(7, 35)
print("rdi=7, rsi=35 -> rax =", result)

Вывод:

rdi=7, rsi=35 -> rax = 42

Именно по этим правилам ваш ассемблерный код может вызывать функции на C и наоборот: важно лишь разложить аргументы по нужным регистрам и забрать ответ из rax.

Частые ошибки

• Перепутать порядок регистров аргументов. Порядок строгий: rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9.
• Затереть регистры, которые обязан сохранить вызываемый. rbx, rbp, r12–r15 — callee-saved: их нужно сохранить и восстановить.
• Забыть про выравнивание стека на 16 байт перед call. Нарушение валит вызовы в libc (например, SSE-инструкции).

Итог

• System V ABI задаёт правила вызова в Linux x86-64.
• Аргументы 1–6 идут в rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9; результат — в rax.
• Пролог (push rbp; mov rbp, rsp) и эпилог настраивают и сворачивают кадр.
• Часть регистров обязан сохранять вызываемый (callee-saved).