03 | 栈及传参规则
3. 栈及传参规则#
3.1 栈的特性#
栈就是指令执行时存放函数参数、局部参数的内存空间。栈的特性是”先进后出“。栈只有一个入口，先进去的就到最底下，后进来的就在最上面，取数据时，就是从入口端取，所以说栈是先进后出、后进先出。iOS 是小端模式，所以栈的增长方向是从高地址到低地址的，栈底是高地址，栈顶是低地址。特性图如下：
3.2 传参规则#
下面通过编写实例来研究一下函数调用时的参数是如何传递的。
3.2.1 参数小于 8 个时的传参#
先创建一个 iOS 工程，添加一个函数并调用，代码如下。
int mul (int a, int b) { return a * b;}int main(int argc, char * argv[]) { printf("%d\n",mul(10, 20)); return 0;}在调用处添加断线，xcode 设置显示汇编，或者 xcrun --sdk iphoneos clang -S -arch arm64 main.m 获取 arm64 汇编代码，断点命中，汇编如下：
0x102bd622c <+0>: sub sp, sp, #0x30 ; =0x30 开辟 0x30(48个字节) 大小的栈空间。这里 sp - 48，就是把 sp 指针往低地址移动 48 个字 节，sp 指针指向栈顶。因为这里是一级函数，不在调用其他函数，lr/fp 还没有入栈。 0x102bd6230 <+4>: stp x29, x30, [sp, #0x20] x29 fp 寄存器，x30 lr 寄存器。从 sp 指针指向地址往高地址偏移 32 个字节地址开始 （改地址暂时记作 lrfp 地址），用 16 个字节保存 fp 和 lr 寄存器。 - fp 存入 lrfp 地址：从 lrfp 地址到 lrfp+8 地址之间存 fp - lr 存入 lrfp 地址 + 8 个字节：从 lrfp+8 地址到 lrfp+16 地址之间存 lr。 0x102bd6234 <+8>: add x29, sp, #0x20 ; =0x20 把 fp 寄存器移动到从 sp 指针指向地址往高地址偏移 32 个字节处。也就是上一条标记处的 lrfp 地址，移动到到区间的 0x102bd6238 <+12>: mov w8, #0x0 把 0 存入到寄存器 w8 0x102bd623c <+16>: str w8, [sp, #0xc] 把 w8 (立即数 0)存入到 sp + 12 处。SP 指针指向地址往高地址偏移 12 个字节处 0x102bd6240 <+20>: stur wzr, [x29, #-0x4] x29 寄存器指向地址 - 4 个字节为基地址开始的 4 个字节内的数据用 wzr(0 寄存器)内数据填充 0x102bd6244 <+24>: stur w0, [x29, #-0x8] 把 w0 写入到 x29 -8 的内存地址处 0x102bd6248 <+28>: str x1, [sp, #0x10] 把 x1 存入到 sp + 16 内存地址处。 0x102bd624c <+32>: mov w0, #0xa 把 10(立即数) 存入到 w8 0x102bd6250 <+36>: mov w1, #0x14 把 20(立即数) 存入到 w1-> 0x102bd6254 <+40>: bl 0x102bd620c ; mul at main.m:21 跳转到0x102bd620c，调用函数 mul， 0x102bd6258 <+44>: mov x10, x0 把 0x102bd620c调用函数的返回值存入到 x10 0x102bd625c <+48>: adrp x0, 1 获取 1 所在页的基地址存入到 x0 0x102bd6260 <+52>: add x0, x0, #0xf9f ; =0xf9f 通过 x0 + 0xf9f 获取新的地址存入到 x0。通过打印可以看出这里获取的地址指向 %d。 0x102bd6264 <+56>: mov x9, sp 把 sp 指针存入到 x9. 0x102bd6268 <+60>: mov x8, x10 把 mul 函数的返回值存入到 x8 0x102bd626c <+64>: str x8, [x9] 把 x8 存到[x9] 指向的内存，共 printf 调用。 0x102bd6270 <+68>: bl 0x102bd6580 ; symbol stub for: printf 调用 printf 0x102bd6274 <+72>: ldr w0, [sp, #0xc] 从 sp + 12 处读取 8/4个字节内容存入到 w0，作为当前函数的返回值，其实就是把 0 赋值给 w0。 0x102bd6278 <+76>: ldp x29, x30, [sp, #0x20] 从 sp + 36 字节处读取数据存入到 fp(x29)、lr(x30)。其实就是还原寄存器 fp 和 lr。 0x102bd627c <+80>: add sp, sp, #0x30 ; =0x30 把 sp 指针指向 sp + 48 字节处，其实就是释放函数开辟的空间。释放当前栈的空间。 0x102bd6280 <+84>: ret
test`mul:-> 0x10424a20c <+0>: sub sp, sp, #0x10 ; =0x10 开辟 16 字节的空间。这里是从把 SP 指针往低地址移动 16 个字节，sp 指向栈顶。 0x10424a210 <+4>: str w0, [sp, #0xc] 把 w0 写入到 sp + 12 处。其实就是把 10 写入到地址处 0x10424a214 <+8>: str w1, [sp, #0x8] 把 w1 写入到 sp + 8 处。其实就是把 20 写入到地址处 0x10424a218 <+12>: ldr w8, [sp, #0xc] 从 sp + 12 处读取 8/4 个字节内容到 w8 处。其实就是把 10 存入到 w8。 0x10424a21c <+16>: ldr w9, [sp, #0x8] 从 sp + 8 处读取 8/4 个字节内容到 w9 处。其实就是把 10 存入到 w9。 0x10424a220 <+20>: mul w0, w8, w9 乘法运算，w0 = w8 * w9. 此时 w0 作为函数的返回值。 w0 = 10 * 20。 0x10424a224 <+24>: add sp, sp, #0x10 ; =0x10 把 sp 指针还原到当前函数处理位置，释放当前函数的栈空间。 0x10424a228 <+28>: ret 返回 w0 的值3.2.2 参数多于 8 个时的传参#
代码如下：
int func(int a, int b, int c, int d, int e, int f, int g, int h, int i, int j) { return a + b + c + d +e + f + g + h +i + j;}int main(int argc, char * argv[]) {// printf("%d",mul(10, 20)); int ret = func(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10); printf("%d",ret);// cpsrFunc(); return 0;}汇编如下：
test`main: 0x100b8e1f8 <+0>: sub sp, sp, #0x30 ; =0x30 sp 指针指向sp - 48 字节。申请开辟 48 个字节的占空间 0x100b8e1fc <+4>: stp x29, x30, [sp, #0x20] fp 和 lr 寄存器存到 sp + 36 个字节地址处。fp 存入到区间[sp + 32, sp + 40]。 0x100b8e200 <+8>: add x29, sp, #0x20 ; =0x20 把 fp 寄存器 移动到 sp + 32 字节处 0x100b8e204 <+12>: mov w8, #0x0 把 0 赋值给 w8。 0x100b8e208 <+16>: str w8, [sp, #0x8] 把 w9 存入到 sp + 8 字节处。其实就是把 0 存入到 sp + 8 的栈空间出。 0x100b8e20c <+20>: stur wzr, [x29, #-0x4] 从 x29 - 4 个字节处开始的 4 个字节栈空间清零 0x100b8e210 <+24>: stur w0, [x29, #-0x8] 把 w0 写入到 x29 - 8 处 0x100b8e214 <+28>: str x1, [sp, #0x10] 把 x1 写入到 sp + 16 处 0x100b8e218 <+32>: mov w0, #0x1 把 1 赋值给 w0 0x100b8e21c <+36>: mov w1, #0x2 把 2 赋值给 w1 0x100b8e220 <+40>: mov w2, #0x3 把 3 赋值给 w2 0x100b8e224 <+44>: mov w3, #0x4 把 4 赋值给 w3 0x100b8e228 <+48>: mov w4, #0x5 把 5 赋值给 w4 0x100b8e22c <+52>: mov w5, #0x6 把 6 赋值给 w5 0x100b8e230 <+56>: mov w6, #0x7 把 7 赋值给 w6 0x100b8e234 <+60>: mov w7, #0x8 把 8 赋值给 w7-> 0x100b8e238 <+64>: mov x9, sp 把 sp 指向地址赋值给 x9，其实就是 x9 指向 sp 指向 0x100b8e23c <+68>: mov w8, #0x9 把 9 赋值给 w8 0x100b8e240 <+72>: str w8, [x9] 把 w8 写入到 [x9] 处。其实就是把 10 的值存储到 [x9] 处。 0x100b8e244 <+76>: mov w8, #0xa 把 10 赋值给 w8 0x100b8e248 <+80>: str w8, [x9, #0x4] 把 w8 写入到 [x9, #0x4]处，其实就是把 10 的值存储到 [x9, #0x4] 处。 0x100b8e24c <+84>: bl 0x100b8e170 ; func at main.m:31 调用 func 函数。 0x100b8e250 <+88>: str w0, [sp, #0xc] 此时的 x0 是上个函数的返回值，这里是把返回值 w0 存到 sp + 0xc 处 0x100b8e254 <+92>: ldr w9, [sp, #0xc] 从 sp + 0xc 处取出数据存入到 w9，其实就是把函数返回值放入到 w9 0x100b8e258 <+96>: mov x8, x9 把 x9 的值存入到 x8，其实就是把返回值 55 存入到 x8 0x100b8e25c <+100>: adrp x0, 1 获取 1 所在页的基地址存入到 x0 0x100b8e260 <+104>: add x0, x0, #0xf9b ; =0xf9b 通过 x0 + 0xf9f 获取新的地址存入到 x0。通过打印可以看出这里获取的地址指向 %d。 0x100b8e264 <+108>: mov x9, sp 把 sp 指针存入到 x9. 0x100b8e268 <+112>: str x8, [x9] 把 x8 存到[x9] 指向的内存，共 printf 调用。 0x100b8e26c <+116>: bl 0x100b8e57c ; symbol stub for: printf 调用 prinft 0x100b8e270 <+120>: ldr w0, [sp, #0x8] 从 sp + 0x8 取出数据存入到 w0，其实就是把之前存入的 0 取出来，存入到 w0，作为 main 函数的返回值 0x100b8e274 <+124>: ldp x29, x30, [sp, #0x20] 从 sp + 36 字节处读取数据存入到 fp(x29)、lr(x30)。其实就是还原寄存器 fp 和 lr。 0x100b8e278 <+128>: add sp, sp, #0x30 ; =0x30 把 sp 指针指向 sp + 48 字节处，其实就是释放函数开辟的空间。释放当前栈的空间。 0x100b8e27c <+132>: ret
test`func: 0x100b8e170 <+0>: sub sp, sp, #0x30 ; =0x30 开辟 48 字节的栈空间 0x100b8e174 <+4>: ldr w9, [sp, #0x30] 从 sp + 48 读取内容存到 w9，其实就是读取 9 存入到 w9 0x100b8e178 <+8>: ldr w8, [sp, #0x34] 从 sp + 52 读取内容存到 w 8 ，其实就是读取 10 存入到 w9 0x100b8e17c <+12>: str w0, [sp, #0x2c] 把 w0 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 1 存入到 sp + 0x2c 0x100b8e180 <+16>: str w1, [sp, #0x28] 把 w1 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 2 存入到 sp + 0x28 0x100b8e184 <+20>: str w2, [sp, #0x24] 把 w2 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 3 存入到 sp + 0x24 0x100b8e188 <+24>: str w3, [sp, #0x20] 把 w3 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 4 存入到 sp + 0x20 0x100b8e18c <+28>: str w4, [sp, #0x1c] 把 w4 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 5 存入到 sp + 0x1c 0x100b8e190 <+32>: str w5, [sp, #0x18] 把 w5 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 6 存入到 sp + 0x18 0x100b8e194 <+36>: str w6, [sp, #0x14] 把 w6 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 7 存入到 sp + 0x14 0x100b8e198 <+40>: str w7, [sp, #0x10] 把 w7 存入到 sp + 0x2c 处。其实就是把 8 存入到 sp + 0x10 0x100b8e19c <+44>: str w9, [sp, #0xc] 把 w9 存入到 sp + 0xc 处。其实就是把 9 存入到 sp + 0xc 0x100b8e1a0 <+48>: str w8, [sp, #0x8] 把 w8 存入到 sp + 0x8 处。其实就是把 10 存入到 sp + 0x8-> 0x100b8e1a4 <+52>: ldr w8, [sp, #0x2c] 从 sp + 0x2c 处读取内容存入到 w8，其实就是把 1 存入 w8 0x100b8e1a8 <+56>: ldr w9, [sp, #0x28] 从 sp + 0x28 处读取内容存入到 w9，其实就是把 2 存入 w9 0x100b8e1ac <+60>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 1 + 2 0x100b8e1b0 <+64>: ldr w9, [sp, #0x24] 从 sp + 0x24 处读取内容存入到 w9，其实就是把 3 存入 w9 0x100b8e1b4 <+68>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 3 + 3 0x100b8e1b8 <+72>: ldr w9, [sp, #0x20] 从 sp + 0x20 处读取内容存入到 w9，其实就是把 4 存入 w9 0x100b8e1bc <+76>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 6 + 4 0x100b8e1c0 <+80>: ldr w9, [sp, #0x1c] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 5 存入 w9 0x100b8e1c4 <+84>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 10 + 5 0x100b8e1c8 <+88>: ldr w9, [sp, #0x18] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 6 存入 w9 0x100b8e1cc <+92>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 15 + 6 0x100b8e1d0 <+96>: ldr w9, [sp, #0x14] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 7 存入 w9 0x100b8e1d4 <+100>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 21 + 7 0x100b8e1d8 <+104>: ldr w9, [sp, #0x10] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 8 存入 w9 0x100b8e1dc <+108>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 28 + 8 0x100b8e1e0 <+112>: ldr w9, [sp, #0xc] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 9 存入 w9 0x100b8e1e4 <+116>: add w8, w8, w9 w8 = w 9 + w8，w8 = 36 + 9 0x100b8e1e8 <+120>: ldr w9, [sp, #0x8] sp + 0x1c 处读取内容存入到 w9，其实就是把 10 存入 w9 0x100b8e1ec <+124>: add w0, w8, w9 w0 = w 9 + w0 = 45 + 10,此时 w0 作为函数返回值 0x100b8e1f0 <+128>: add sp, sp, #0x30 ; =0x30 把 sp 指针还原到当前函数处理位置，释放当前函数的栈空间。 0x100b8e1f4 <+132>: ret 3.3 额外说明#
在代码中，一开始做了保存现场的操作。首先说为什么保存 fp 寄存器的值。因为 fp 寄存器可能正被之前一个函数用着，如果不保存，对调用本函数的函数 其调用栈就乱了，因为要知道 sp 与 fp 之间的空间就是函数的栈空间，所以必须保存来保证栈的正确性。 其次，为什么需要保存 lr 寄存器的值，因为 lr 寄存器保存着函数返回地址，有了它，函数才能知道结束后应该跳转到哪里，假设不保存会有说明后果，当执行 bl xxx 这条指令的时候，bl 指令会将 bl 下一条指令的地址保存到 lr 寄存器中，所以在这个例子里，bl 执行后会来到 lr 保存的地址继续执行，如果没有做恢复操作，在执行 ret 指令后，会有来到 xxx 这个位置一直死循环。所以只有之前保存过 lr 寄存器的值，然后再后面恢复数据给 lr 寄存器，ret 指令才能正确跳转。
3.4 子函数概念#
- 叶子函数：函数内部不在调用其他函数的函数。
- 非叶子函数：函数内部还在调用其他函数的函数