[译] 解析 Go 中的函数调用

原文地址：Anatomy of a function call in Go

原文做者：Phil Pearl

译文出自：掘金翻译计划

译者：xiaoyusilen

校对者：1992chenlu，Zheaoli

让咱们来看一些简单的 Go 的函数，而后看看咱们可否明白函数调用是怎么回事。咱们将经过分析 Go 编译器根据函数生成的汇编来完成这件事。对于一个小小的博客来说，这样的目标可能有点不切实际，可是别担忧，汇编语言很简单。哪怕是 CPU 都能读懂。前端

图片来自 Rob Baines github.com/telecoda/in…react

这是咱们的第一个函数。对，咱们只是让两个数相加。android

func add(a, b int) int {
        return a + b
}复制代码

咱们编译的时候须要关闭优化，这样方便咱们去理解生成的汇编代码。咱们用 go build -gcflags 'N -l' 这个命令来完成上述操做。而后咱们能够用 go tool objdump -s main.add func 输出咱们函数的具体细节（这里的 func 是咱们的包名，也就是咱们刚刚用 go build 编译出的可执行文件）。ios

若是你以前没有学过汇编，那么恭喜你，你将接触到一个全新的事物。另外我会在 Mac 上完成这篇博客的代码，所以所生成的是 Intel 64-bit 汇编。git

main.go:20 0x22c0 48c744241800000000 MOVQ $0x0, 0x18(SP)
 main.go:21 0x22c9 488b442408  MOVQ 0x8(SP), AX
 main.go:21 0x22ce 488b4c2410  MOVQ 0x10(SP), CX
 main.go:21 0x22d3 4801c8   ADDQ CX, AX
 main.go:21 0x22d6 4889442418  MOVQ AX, 0x18(SP)
 main.go:21 0x22db c3   RET复制代码

如今咱们看到了什么？以下所示，每一行被分为了4部分：github

源文件的名称和行号（main.go:15）。这行的源代码会被转换为标有代码行号的说明。Go 的一行可能被转换成多行程序集。
目标文件中的偏移量（例如 0x22C0）。
机器码（例如 48c744241800000000）。这是 CPU 实际执行的二进制机器码。咱们不须要看这个，几乎没有人看这玩意。
机器码的汇编表示形式，这也是咱们想要理解的部分。

让咱们将注意力集中在最后一部分，汇编语言。c#

MOVQ，ADDQ 和 RET 是指令。它们告诉 CPU 须要执行的操做。后面的参数告诉 CPU 对什么执行该操做。
SP，AX 和 CX 是 CPU 寄存器。寄存器是 CPU 用于存储值的地方，CPU 有多个寄存器可使用。
SP 是一个专用寄存器，用于存储当前堆栈指针。堆栈是记录局部变量，参数和函数调用的寄存器。每一个 goroutine 都有一个堆栈。当一个函数调用另外一个函数，而后另外一个函数再调用其余函数，每一个函数在堆栈上得到本身的存储区域。在函数调用期间建立存储区域，将 SP 的大小中减去所需的存储大小。
0x8（SP）是指超过 SP 指向的存储单元的 8 个字节的存储单元。

所以，咱们的工做的内容包含存储单元，CPU 寄存器，用于在存储器和寄存器之间移动值的指令以及寄存器上的操做。这几乎就是一个 CPU 所完成的事情了。后端

如今让咱们从第一条指令开始看每一条内容。别忘了咱们须要从内存中加载两个参数 a 和 b，把它们相加，而后返回至调用函数。markdown

MOVQ $0x0, 0x18(SP) 将 0 置于存储单元 SP+0x18 中。这句代码看起来有点抽象。
MOVQ 0x8(SP), AX 将存储单元 SP+0x8 中的内容放到 CPU 寄存器 AX 中。也许这就是从内存中加载的咱们所使用的参数之一？
MOVQ 0x10(SP), CX 将存储单元 SP+0x10 的内容置于 CPU 寄存器 CX 中。这可能就是咱们所需的另外一个参数。
ADDQ CX, AX 将 CX 与 AX 相加，将结果存到 AX 中。好，如今已经把两个参数相加了。
MOVQ AX, 0x18(sp) 将寄存器 AX 的内容存储在存储单元 SP+0x18 中。这就是在存储相加的结果。
RET 将结果返回至调用函数。

记住咱们的函数有两个参数 a 和 b，它计算了 a+b 而且返回告终果。MOVQ 0x8(SP), AX 将参数 a 移到 AX 中，在 SP+0x8 的堆栈中 a 将被传给函数。MOVQ 0x10(SP), CX 将参数 b 移到 CX 中，在 SP+0x10 的堆栈中 b 将被传给函数。ADDQ CX, AX 使 a 和 b 相加。MOVQ AX, 0x18(SP) 将结果存储到 SP+0x18 中。如今相加的结果被存储在 SP+0x18 的堆栈中，当函数返回调用函数时，能够从栈中读取结果。框架

我假设 a 是第一个参数，b 是第二个参数。我不肯定是否是这样。咱们须要花一点时间来完成这件事，可是这篇文章已经很长了。

那么有点神秘的第一行代码到底是作什么用的？MOVQ $0X0, 0X18(SP) 将 0 存储至 SP+0x18 中，而 SP+0x18 是咱们存储相加结果的地方。咱们能够猜想，这是由于 Go 把没有初始化的值设置为 0 ，咱们已经关闭了优化，即便没有必要，编译器也会执行这个操做。

因此咱们从中明白了什么：

好，看起来参数都存在堆栈中，第一个参数存储在 SP+0x8 中，另外一个在更高编号的地址中。
而且看上去返回的结果存储在参数后边，一个更高编号的地址中。

如今让咱们看另外一个函数。这个函数有一个局部变量，不过咱们依然会让它看起来很简单。

func add3(a int) int {
    b := 3
    return a + b
}复制代码

咱们用和刚才同样的过程来获取程序集列表。

TEXT main.add3(SB) 
/Users/phil/go/src/github.com/philpearl/func/main.go
 main.go:15 0x2280 4883ec10  SUBQ $0x10, SP
 main.go:15 0x2284 48896c2408  MOVQ BP, 0x8(SP)
 main.go:15 0x2289 488d6c2408  LEAQ 0x8(SP), BP
 main.go:15 0x228e 48c744242000000000 MOVQ $0x0, 0x20(SP)

 main.go:16 0x2297 48c7042403000000 MOVQ $0x3, 0(SP)

 main.go:17 0x229f 488b442418  MOVQ 0x18(SP), AX
 main.go:17 0x22a4 4883c003  ADDQ $0x3, AX
 main.go:17 0x22a8 4889442420  MOVQ AX, 0x20(SP)
 main.go:17 0x22ad 488b6c2408  MOVQ 0x8(SP), BP
 main.go:17 0x22b2 4883c410  ADDQ $0x10, SP
 main.go:17 0x22b6 c3   RET复制代码

喔！看起来有点复杂。让咱们来试试。

前4条指令是根据源代码中的第15行列出的。这行代码是这样的：

func add3(a int) int {复制代码

这一行代码彷佛没有作什么。因此这多是一种声明函数的方法。让咱们分析一下。

SUBQ $0x10, SP 从 SP 减去 0x10=16。这个操做为咱们释放了 16 字节的堆栈空间
MOVQ BP, 0x8(SP) 将寄存器 BP 中的值存储至 SP+8 中，而后 LEAQ 0x8(SP), BP 将地址 SP+8 中的内容加载到 BP 中。如今咱们已经有空间能够存储 BP 中以前所存的内容，而后将 BP 中的内容存储至刚刚分配的存储空间中，这有助于创建堆栈区域链（或者堆栈框架）。这有点神秘，不过在这篇文章中咱们恐怕不会解决这个问题。
在这一部分的最后是 MOVQ $ 0x0, 0x20 (SP)，它和咱们刚刚分析的最后一句相似，就是将返回值初始化为0。

下一行对应的是源码中的 b := 3，MOVQ $03x, 0(SP) 把 3 放到 SP+0 中。这解决了咱们的一个疑惑。当咱们从 SP 中减去 0x10 = 16 时，咱们获得了能够存储两个 8 字节值的空间：咱们的局部变量 b 存储在 SP+0 中，而 BP 以前的值存储在 SP+0x08 中。

接下来的 6 行程序集对应于 return a + b。这须要从内存中加载 a 和 b，而后将它们相加，而且返回结果。让咱们依次看看每一行。

MOVQ 0x18(SP), AX 将存储在 SP+0x18 的参数 a 移动到寄存器 AX 中
ADDQ $0x3, AX 将 3 加到 AX（因为某些缘由，它不使用咱们存储在 SP+0 的局部变量 b，尽管编译时优化被关闭了）
MOVQ AX, 0x20(SP) 将 a+b 的结果存储到 SP+0x20 中，也就是咱们返回结果所存的地方。
接下来咱们获得的是 MOVQ 0x8(SP), BP 以及 ADDQ $0x10, SP，这些将恢复BP的旧值，而后将 0x10 添加到 SP，将其设置为该函数开始时的值。
最后咱们获得了 RET，将要返回给调用函数的。

因此咱们从中学到了什么呢？

调用函数在堆栈中为返回值和参数分配空间。返回值的存储地址比参数的存储地址高。
若是被调用函数有局部变量，则经过减小堆栈指针 SP 的值为它们分配空间。它也和寄存器 BP 作了一些神秘的事情。
当函数返回任何对 SP 和 BP 的操做都会相反。

让咱们看看堆栈在 add3() 方法中如何使用：

SP+0x20: the return value


SP+0x18: the parameter a


SP+0x10: ??


SP+0x08: the old value of BP

SP+0x0: the local variable b复制代码

若是你以为文章中没有提到 SP+0x10，因此不知道这是干什么用的。我能够告诉你，这是存储返回地址的地方。这是为了让 RET 指令知道返回到哪里去。

这篇文章已经足够了。但愿若是之前你不知道这些东西如何工做，可是如今你以为你已经有了一些了解，或者若是你被汇编吓倒了，那么也许它不那么晦涩难懂了。若是你想了解有关汇编的更多信息，请在评论中告诉我，我会考虑在以后的文章中写出来。

既然你已经看到这儿了，若是喜欢个人这篇文章或者能够从中学到一点什么的话，那么请给我点个赞这样这篇文章就能够被更多人看到了。

掘金翻译计划是一个翻译优质互联网技术文章的社区，文章来源为掘金上的英文分享文章。内容覆盖 Android、iOS、React、前端、后端、产品、设计等领域，想要查看更多优质译文请持续关注掘金翻译计划。