x86 と x86-64 の呼び出し規約の比較

x86 のコードのほぼすべてを 4 つの ABI がカバーしています。Linux、macOS、BSD 系向けの System V x86-64、Windows と UEFI 向けの Microsoft x64、そしてそれらの 32 ビット版である System V i386 と 32 ビット Windows の規約です。32 ビット Windows の規約のうち、表ではデフォルトの __cdecl を示しています。どのプラットフォームがどれを使うかは概要にあります。どの表でも、列はその ABI のページにリンクしています。

引数#

表 1 と表 2 は手で入力したものではありません。小さな例の各関数が N 番目の引数を返すようにし、ビルド時に ABI ごとに、引数がどこから来るかを関数の最初の命令から読み取っています。スタックスロットは、関数に入った時点、つまりスタックポインターが戻りアドレスを指しているときのスタックポインターからの相対位置で示します。

2 つの 64 ビット ABI の違いはレジスターだけではありません。System V は独立した 2 つの並びを持ちます。整数は 6 つの汎用レジスターのうち次のものを、浮動小数点値は 8 つのベクトルレジスターのうち次のものを、引数の順序に関係なく使います。Microsoft は最初の 4 つの位置それぞれに 1 つのスロットを割り当てます。2 番目の引数は、整数なら RDX に、double なら XMM1 に入ります。また Microsoft のスタック引数は、呼び出し元が確保するシャドウスペース (shadow space) の分だけ、32 バイト上から始まります。32 ビット x86 ではすべての引数がスタックにあり、double は 2 スロットを占めます。

/* Mixed arguments: System V fills integer and vector registers from
   separate sequences, Microsoft x64 gives each position one slot. */
double second_double(int a, double b)
{
	return b;
}

int second_int(double a, int b)
{
	return b;
}

second_double:
        ret

second_int:
        movl    %edi, %eax
        ret

second_double:
        ret

second_int:
        mov     eax, edi
        ret

second_double:
        movaps  %xmm1, %xmm0
        retq

second_int:
        movl    %edx, %eax
        retq

second_double:
        movaps  xmm0, xmm1
        ret

second_int:
        mov     eax, edx
        ret

戻り値#

呼び出し先保存レジスター#

呼び出し先保存レジスターは、関数から戻るときに、呼び出されたときと同じ値になっていなければなりません。関数はそのレジスターを使うなら、保存して復元します。ほかのレジスターはすべてスクラッチ (scratch) で、どの呼び出しでも変更される可能性があります。

最初の 2 列の違いは、ABI をまたいで呼び出すときのコストになります。System V のコードから呼び出された Windows の関数が上書きしてよいレジスターに、呼び出し元が保持を期待するものはありません。しかし Windows のコードから呼び出された System V の関数は、RSI、RDI、XMM6 から XMM15 を上書きすることがあり、呼び出し元はそれらが元のまま戻ることを期待しています。それらを保存するコードは Microsoft x64 のページにあります。

構造体、浮動小数点、ベクトル#

/* A 16-byte vector, like SSE's __m128, as argument and result. */
typedef float v4sf __attribute__((vector_size(16)));

v4sf vadd(v4sf a, v4sf b)
{
	return a + b;
}

vadd:
        addps   %xmm1, %xmm0
        ret

vadd:
        addps   xmm0, xmm1
        ret

vadd:
        movaps  (%rcx), %xmm0
        addps   (%rdx), %xmm0
        retq

vadd:
        movaps  xmm0, xmmword ptr [rcx]
        addps   xmm0, xmmword ptr [rdx]
        ret

vadd:
        addps   %xmm1, %xmm0
        ret

vadd:
        addps   xmm0, xmm1
        ret

_vadd:
        addps   %xmm1, %xmm0
        retl

_vadd:
        addps   xmm0, xmm1
        ret

スタック#

各 ABI で関数がフレームをどう配置するかは、スタックフレームのページにあります。