AArch64寄存器

ARM64（AArch64）的函数调用规则主要遵循 AAPCS64 (Procedure Call Standard for the ARM 64-bit Architecture)。了解这些规则对于编写汇编代码、调试程序或进行性能优化至关重要。

以下是 ARM64 函数调用中寄存器的存储与使用规则详解：

1. 通用寄存器 (X0 - X30)

ARM64 有 31 个 64 位通用寄存器，其用途分为：调用者保存 (Caller-saved) 和 **被调用者保存 (Callee-saved)**。

寄存器 别名 描述与规则 保存者
X0 - X7 参数寄存器 用于传递前 8 个整数或指针参数。X0 也用于存放返回值。 Caller
X8 XR (Indirect result) 间接结果位置寄存器。用于返回大型结构体（由调用者分配空间）。 Caller
X9 - X15 临时寄存器 任意使用的临时变量。 Caller
X16 - X17 IP0, IP1 过程内调用寄存器。通常由链接器（Linker）在插入桩代码（Veneers）时使用。 Caller
X18 PR (Platform) 平台寄存器。保留给操作系统或特定平台使用（如在 iOS 中被禁用或保留）。 -
X19 - X28 临时寄存器 必须在函数返回前恢复原样。 Callee
X29 FP (Frame Pointer) 帧指针。指向当前栈帧的底部，用于回溯堆栈。 Callee
X30 LR (Link Register) 链接寄存器。存储函数返回时的跳转地址（即 ret 指令跳转的位置）。 Callee
SP Stack Pointer 栈指针。始终保持 16 字节对齐。 -
XZR Zero Register 常数 0。只读，写入无效。 -

2. 浮点/向量寄存器 (V0 - V31)

ARM64 提供 32 个 128 位寄存器，用于浮点数（Float/Double）和 SIMD（NEON）指令。

  • V0 - V7: 用于传递浮点参数和返回浮点值（Caller-saved）。
  • V8 - V15: **被调用者保存 (Callee-saved)。但注意：仅需保存低 64 位 (D8-D15)**。如果函数使用了这些寄存器的 128 位，则高 64 位不需要被恢复。
  • V16 - V31: 临时寄存器（Caller-saved）。

3. 参数传递规则

  1. 整数/指针参数：
    • 前 8 个参数通过 X0 - X7 传递。
    • 如果参数超过 8 个，剩余参数通过 栈 (Stack) 传递。
  2. 浮点参数：
    • 前 8 个浮点/向量参数通过 V0 - V7 传递。
    • 多余的通过栈传递。
  3. 结构体传递：
    • 小型结构体（通常 <= 16字节）可以直接放在 X0-X1 中。
    • 大型结构体由调用者在内存中准备好，将地址通过 X8 传入函数。

4. 返回值规则

  • 整数/指针：存放在 X0 中。如果是 128 位的结果，则使用 X0 和 X1。
  • 浮点数：存放在 V0 中。
  • 大型结构体：函数将结果写入 X8 指向的内存区域。

5. 栈 (Stack) 的约束

  • 16 字节对齐：在任何对外调用（函数调用）发生时，SP (Stack Pointer) 必须是 16 字节对齐的。否则会导致硬件异常（Alignment Fault）。
  • 向下增长：栈向低地址方向增长。
  • Red Zone：与 x86-64 不同，ARM64 标准 没有 Red Zone（即 SP 指向的地址以下是不安全的，随时可能被信号处理程序覆盖）。

6. 函数调用时的标准动作（汇编视角）

函数开始（Prologue）：

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stp x29, x30, [sp, #-32]!  // 将 FP 和 LR 压入栈，并向下移动 SP 32 字节
mov x29, sp                // 更新 FP 到当前 SP 的位置
stp x19, x20, [sp, #16]    // 如果使用了 callee-saved 寄存器，也需要保存

函数返回（Epilogue）：

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3
ldp x19, x20, [sp, #16]    // 恢复被保存的寄存器
ldp x29, x30, [sp], #32    // 恢复 FP 和 LR，并将 SP 回退
ret                        // 跳转到 LR 指向的地址

总结核心记忆点

  • X0-X7：传参和返回值。
  • X19-X28：如果你用了，你就得负责存和取（Callee-saved）。
  • **X30 (LR)**：存的是回家的路。
  • SP：时刻保持 16 字节对齐。
  • V8-V15：浮点数的“非易失”区，但只保一半（64bit）。
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