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前言

今天與大家聊一聊 Go 語言的函數調用慣例，調用慣例是調用方和被調用方對于參數和返回值傳遞的約定，Go語言的調用慣例在1.17版本進行了優化，本文我們就看一下兩個版本的調用慣例是什么樣的吧～。

在 Go1.17 版本之前， Go 語言函數調用是通過系統來傳遞的，我們使用 Go1.12 版本寫個例子來看一下：

package mainfunc Test(a, b int) (int, int) { return a + b, a - b}func main() { Test(10, 20)}

執行 go tool compile -S -N -l main.go 可以看到其匯編指令，我們分兩部分來看，先看 main 函數部分：

"".main STEXT size=68 args=0x0 locals=0x28 0x0000 00000 (main.go:7) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $40-0 0x0000 00000 (main.go:7) MOVQ (TLS), CX 0x0009 00009 (main.go:7) CMPQ SP, 16(CX) 0x000d 00013 (main.go:7) JLS 61 0x000f 00015 (main.go:7) SUBQ $40, SP // 分配40字節棧空間 0x0013 00019 (main.go:7) MOVQ BP, 32(SP) // 基址指針存儲到棧上 0x0018 00024 (main.go:7) LEAQ 32(SP), BP 0x001d 00029 (main.go:7) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x001d 00029 (main.go:7) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x001d 00029 (main.go:7) FUNCDATA $3, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x001d 00029 (main.go:8) PCDATA $2, $0 0x001d 00029 (main.go:8) PCDATA $0, $0 0x001d 00029 (main.go:8) MOVQ $10, (SP) // 第一個參數壓棧 0x0025 00037 (main.go:8) MOVQ $20, 8(SP) // 第二個參數壓棧 0x002e 00046 (main.go:8) CALL "".Test(SB) // 調用函數Test 0x0033 00051 (main.go:9) MOVQ 32(SP), BP // Test函數返回后恢復棧基址指針 0x0038 00056 (main.go:9) ADDQ $40, SP // 銷毀40字節棧內存 0x003c 00060 (main.go:9) RET // 返回 0x003d 00061 (main.go:9) NOP 0x003d 00061 (main.go:7) PCDATA $0, $-1 0x003d 00061 (main.go:7) PCDATA $2, $-1 0x003d 00061 (main.go:7) CALL runtime.morestack_noctxt(SB) 0x0042 00066 (main.go:7) JMP 0 0x0000 65 48 8b 0c 25 00 00 00 00 48 3b 61 10 76 2e 48 eH..%....H;a.v.H 0x0010 83 ec 28 48 89 6c 24 20 48 8d 6c 24 20 48 c7 04 ..(H.l$ H.l$ H.. 0x0020 24 0a 00 00 00 48 c7 44 24 08 14 00 00 00 e8 00 $....H.D$....... 0x0030 00 00 00 48 8b 6c 24 20 48 83 c4 28 c3 e8 00 00 ...H.l$ H..(.... 0x0040 00 00 eb bc .... rel 5+4 t=16 TLS+0 rel 47+4 t=8 "".Test+0 rel 62+4 t=8 runtime.morestack_noctxt+0

通過上面的匯編指令我們可以分析出，參數 10 、 20 按照從右向左進行壓棧，所以第一個參數在棧頂的位置 SP~SP+8 ，第二個參數存儲在 SP+8 ~ SP+16 ，參數準備完畢后就去調用 TEST 函數，對應的匯編指令： CALL "".Test(SB) ，對應的匯編指令如下：

"".Test STEXT nosplit size=49 args=0x20 locals=0x0 0x0000 00000 (main.go:3) TEXT "".Test(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-32 0x0000 00000 (main.go:3) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x0000 00000 (main.go:3) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x0000 00000 (main.go:3) FUNCDATA $3, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x0000 00000 (main.go:3) PCDATA $2, $0 0x0000 00000 (main.go:3) PCDATA $0, $0 0x0000 00000 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r2+24(SP)// SP+16 ~ SP+24 存儲第一個返回值 0x0009 00009 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r3+32(SP)// SP+24 ~ SP+32 存儲第二個返回值 0x0012 00018 (main.go:4) MOVQ "".a+8(SP), AX // 第一個參數放入AX寄存器 AX = 10 0x0017 00023 (main.go:4) ADDQ "".b+16(SP), AX // 第二個參數放入AX寄存器做加法 AX = AX + 20 = 30 0x001c 00028 (main.go:4) MOVQ AX, "".~r2+24(SP)// AX寄存器中的值在存回棧中：24(SP) 0x0021 00033 (main.go:4) MOVQ "".a+8(SP), AX// 第一個參數放入AX寄存器 AX = 10 0x0026 00038 (main.go:4) SUBQ "".b+16(SP), AX// 第二個參數放入AX寄存器做減法 AX = AX - 20 = -10 0x002b 00043 (main.go:4) MOVQ AX, "".~r3+32(SP)// AX寄存器中的值在存回棧中：32(SP) 0x0030 00048 (main.go:4) RET // 函數返回

通過以上的匯編指令我們可以得出結論： Go 語言使用棧傳遞參數和接收返回值，多個返回值也是通過多分配一些內存來完成的。

這種基于函數傳遞參數和接收返回值的設計大大降低了實現的復雜度，但是犧牲了函數調用的性能，像 C 語言采用同時使用棧和寄存器傳遞參數，在性能上是優于 Go 語言的，下面我們就來看一看 Go1.17 引入的寄存器傳參。

我們都知道 CPU 是一臺計算機的運算核心和控制核心，其主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據， CPU 大致內部結構如下：

圖片來自于網絡

主要由運算器和控制器組成，運算器負責完成算術運算和邏輯運算，寄存器臨時保存將要被運算器處理的數據和處理后的結果，回到主題上，寄存器是 CPU 內部組件，存儲一般在外部， CPU 操作寄存器與讀取內存的速度差距是數量級別的，當要進行數據計算時，如果數據處于內存中， CPU 需要先將數據從內存拷貝到寄存器進行計算，所以對于棧傳遞參數與接收返回值這種調用規約，每次計算都需要從內存拷貝到寄存器，計算完畢在拷貝回內存，如果使用寄存器傳參的話，參數就已經按順序放在特定寄存器了，這樣就減少了內存和寄存器之間的數據拷貝，從而改善了性能，提供程序運行效率。

既然寄存器傳參性能高于棧傳遞參數，為什么所有語言不都使用寄存器傳遞參數呢？因為不同架構上的寄存器差異不同，所以要支持寄存器傳參就要在編譯器上進行支持，這要就使編譯器變得更加復雜且不易維護，并且寄存器的數量也是有限的，還要考慮超過寄存器數量的參數應該如何傳遞。

Go 語言在 1.17 版本設計了一套基于寄存器傳參的調用規約，目前也只支持 x86 平臺，我們也是通過一個簡單的例子來看一下：

func Test(a, b, c, d int) (int,int,int,int) { return a, b, c, d}func main() { Test(1, 2, 3 ,4)}

執行 go tool compile -S -N -l main.go 可以看到其匯編指令，我們分兩部分來看，先看 main 函數部分：

"".main STEXT size=62 args=0x0 locals=0x28 funcid=0x0 0x0000 00000 (main.go:7) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $40-0 0x0000 00000 (main.go:7) CMPQ SP, 16(R14) 0x0004 00004 (main.go:7) PCDATA $0, $-2 0x0004 00004 (main.go:7) JLS 55 0x0006 00006 (main.go:7) PCDATA $0, $-1 0x0006 00006 (main.go:7) SUBQ $40, SP// 分配40字節棧空間，基址指針存儲到棧上 0x000a 00010 (main.go:7) MOVQ BP, 32(SP)// 基址指針存儲到棧上 0x000f 00015 (main.go:7) LEAQ 32(SP), BP 0x0014 00020 (main.go:7) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x0014 00020 (main.go:7) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x0014 00020 (main.go:8) MOVL $1, AX // 參數1使用AX寄存器傳遞 0x0019 00025 (main.go:8) MOVL $2, BX // 參數2使用BX寄存器傳遞 0x001e 00030 (main.go:8) MOVL $3, CX // 參數3使用CX寄存器傳遞 0x0023 00035 (main.go:8) MOVL $4, DI // 參數4使用DI寄存器傳遞 0x0028 00040 (main.go:8) PCDATA $1, $0 0x0028 00040 (main.go:8) CALL "".Test(SB) // 調用Test函數 0x002d 00045 (main.go:9) MOVQ 32(SP), BP // Test函數返回后恢復棧基址指針 0x0032 00050 (main.go:9) ADDQ $40, SP // 銷毀40字節棧內存 0x0036 00054 (main.go:9) RET // 返回

通過上面的匯編指令我們可以分析出，現在參數已經不是從右向左進行壓縮了，參數直接在寄存器上了，參數準備完畢后就去調用 TEST 函數，對應的匯編指令： CALL "".Test(SB) ，對應的匯編指令如下：

"".Test STEXT nosplit size=133 args=0x20 locals=0x28 funcid=0x0 0x0000 00000 (main.go:3) TEXT "".Test(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $40-32 0x0000 00000 (main.go:3) SUBQ $40, SP 0x0004 00004 (main.go:3) MOVQ BP, 32(SP) 0x0009 00009 (main.go:3) LEAQ 32(SP), BP 0x000e 00014 (main.go:3) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x000e 00014 (main.go:3) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB) 0x000e 00014 (main.go:3) FUNCDATA $5, "".Test.arginfo1(SB)0x000e 00014 (main.go:3) MOVQ AX, "".a+48(SP) // 從寄存器AX獲取參數 1 放入棧中 48(SP)0x0013 00019 (main.go:3) MOVQ BX, "".b+56(SP) // 從寄存器BX獲取參數 2 放入棧中 56(SP)0x0018 00024 (main.go:3) MOVQ CX, "".c+64(SP) // 從寄存器CX獲取參數 3 放入棧中 64(SP)0x001d 00029 (main.go:3) MOVQ DI, "".d+72(SP) // 從寄存器DI獲取參數 4 放入棧中 72(SP) 0x0022 00034 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r4+24(SP) 0x002b 00043 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r5+16(SP) 0x0034 00052 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r6+8(SP) 0x003d 00061 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r7(SP) 0x0045 00069 (main.go:4) MOVQ "".a+48(SP), DX // 以下操作是返回值放到寄存器中返回 0x004a 00074 (main.go:4) MOVQ DX, "".~r4+24(SP) 0x004f 00079 (main.go:4) MOVQ "".b+56(SP), DX 0x0054 00084 (main.go:4) MOVQ DX, "".~r5+16(SP) 0x0059 00089 (main.go:4) MOVQ "".c+64(SP), DX 0x005e 00094 (main.go:4) MOVQ DX, "".~r6+8(SP) 0x0063 00099 (main.go:4) MOVQ "".d+72(SP), DI 0x0068 00104 (main.go:4) MOVQ DI, "".~r7(SP) 0x006c 00108 (main.go:4) MOVQ "".~r4+24(SP), AX 0x0071 00113 (main.go:4) MOVQ "".~r5+16(SP), BX 0x0076 00118 (main.go:4) MOVQ "".~r6+8(SP), CX 0x007b 00123 (main.go:4) MOVQ 32(SP), BP 0x0080 00128 (main.go:4) ADDQ $40, SP 0x0084 00132 (main.go:4) RET

傳參和返回都采用了寄存器進行傳遞，并且返回值和輸入都使用了完全相同的寄存器序列，并且使用的順序也是一致的。

因為這個優化，在一些函數調用嵌套層次較深的場景下，內存有一定概率會降低，有機會做壓測可以試一試～。

熟練掌握并理解函數的調用過程是我們深入學習 Go 語言的重要一課，看完本文希望你已經熟練掌握了函數的調用慣例～。