通過匯編看golang函數(shù)的多返回值

golang這門語言,有個(gè)比較好的特性,就是支持函數(shù)的多返回值。想C,C++,Java等這些語言,是不支持函數(shù)多返回的。但是C,C++可以使用傳遞指針,實(shí)現(xiàn)函數(shù)多返回。但是,你有沒有想過,golang是怎樣實(shí)現(xiàn)函數(shù)多返回值的呢?
我們知道,C,C++是通過寄存器實(shí)現(xiàn)函數(shù)返回值的,也就是先把返回值寫入到一個(gè)寄存器中,然后再從寄存器中,讀到函數(shù)的返回值。golang也是這樣實(shí)現(xiàn)的嗎?

偉大的思想家孔子曾說過,在源碼面前一切都如同裸奔。后來,魯迅先生,總結(jié)了孔子的思想,說出了,在匯編面前,一切語法都是紙老虎。

下面我們通過golang的匯編指令,來看一下golang是怎樣實(shí)現(xiàn)函數(shù)的多返回值的

在看匯編之前,我們先用go的debug函數(shù)看下函數(shù)的棧信息
代碼很簡(jiǎn)單,不用解釋了

package main

import (
    "fmt"
    "runtime/debug"
)

func main() {
    one(3)
}

func one(a int) (int, int) {
    fmt.Println(string(debug.Stack()))
    return a, a + 5
}


我標(biāo)紅的這一行,就是one 函數(shù)的棧信息,第一個(gè)參數(shù) 0x3 很好理解,就是我們傳入的參數(shù)3, 但是后面這兩個(gè)是啥?還有,我明明只傳了一個(gè)參數(shù),為啥會(huì)傳入三個(gè)參數(shù)?

到這里,我也就不賣關(guān)子了,直接說了,后面這兩個(gè)參數(shù),就是one函數(shù)返回值的地址,也就是說,one函數(shù)返回值地址不在one函數(shù)中,而是在調(diào)用one函數(shù)的mian函數(shù)中。golang的函數(shù)返回值,和C,C++的不同,golang的返回值是通過棧內(nèi)地址實(shí)現(xiàn)的(返回值的地址是由函數(shù)調(diào)用者提供)。

package main

func main() {
    var b, c *int
    one(3, b, c)
}

func one(a int, b, c *int) {
}

也就是說,剛開始的那段代碼,和這段在功能實(shí)現(xiàn)上,沒有什么差別,只是golang編譯器提供的一個(gè)語法糖。

下面通過匯編來看一下
這次我們不是對(duì)深入分析golang的匯編,只是從匯編層面,驗(yàn)證我們之前結(jié)論(golang函數(shù)多返回問題)
所以,不會(huì)死磕plan9匯編語法,說實(shí)話,plan9的很多知識(shí)我也不懂,大學(xué)沒開過匯編的課程,這些東西都是因?yàn)榕d趣自學(xué)的。

golang用的是plan9匯編,看plan9之前,先了解一下plan9的幾個(gè)概念

go匯編中有4個(gè)偽寄存器

  • FP: Frame pointer,指向棧底位置,一般用來引用函數(shù)的輸入?yún)?shù),用來訪問函數(shù)的參數(shù)
  • PC: Program counter: 程序計(jì)數(shù)器,用于分支和跳轉(zhuǎn)
  • SB: Static base pointer: 一般用于聲明函數(shù)或者全局變量
  • SP: Stack pointer:指向當(dāng)前棧幀的局部變量的開始位置(棧頂位置),一般用來引用函數(shù)的局部變量

我們用這段代碼進(jìn)行匯編

package main

func main() {
    one(3)
}

func one(a int) (int, int) {
    return a, a + 5
}

使用 go tool compile -N -l -S main.go 得到匯編代碼

"".main STEXT nosplit size=2 args=0x0 locals=0x0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:3)      TEXT    "".main(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:3)      FUNCDATA        $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:3)      FUNCDATA        $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:3)      FUNCDATA        $3, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:4)      PCDATA  $2, $0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:4)      PCDATA  $0, $0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:4)      XCHGL   AX, AX
        0x0001 00001 (<unknown line number>)    RET
        0x0000 90 c3                                            ..
"".one STEXT nosplit size=20 args=0x18 locals=0x0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:7)      TEXT    "".one(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-24
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:7)      FUNCDATA        $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:7)      FUNCDATA        $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:7)      FUNCDATA        $3, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      PCDATA  $2, $0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      PCDATA  $0, $0
        0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      MOVQ    "".a+8(SP), AX
        0x0005 00005 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      MOVQ    AX, "".~r1+16(SP)
        0x000a 00010 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      ADDQ    $5, AX
        0x000e 00014 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      MOVQ    AX, "".~r2+24(SP)
        0x0013 00019 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8)      RET
        0x0000 48 8b 44 24 08 48 89 44 24 10 48 83 c0 05 48 89  H.D$.H.D$.H...H.
        0x0010 44 24 18 c3                                      D$..

我只截取了和main,one函數(shù)相關(guān)的部分
TEXT "".one(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-24這行最后, $0-24 的含義,0代表one函數(shù)的棧幀大小(局部變量+可能需要的額外調(diào)用函數(shù)的參數(shù)空間的總大小),因?yàn)閛ne函數(shù)中沒有額外開銷,所有大小是0,24是傳入?yún)?shù)和返回值的大小,單位是字節(jié)。傳入的參數(shù)和返回值都是int,在64位機(jī)器上,大小是8個(gè)字節(jié),64位。


簡(jiǎn)單畫一下棧的示意圖

看一下這句0x0000 00000 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8) MOVQ "".a+8(SP), AX
SP寄存器指向的是棧頂?shù)奈恢茫?strong>AX 是一個(gè)通用寄存器
MOVQ指令 把 參數(shù)a 也就是(SP+8)的值搬到AX中


0x0005 00005 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8) MOVQ AX, "".~r1+16(SP)
同樣,把AX中的值搬到r1(返回值b)


0x000a 00010 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8) ADDQ $5, AX
ADDQ指令把AX值+5

0x000e 00014 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8) MOVQ AX, "".~r2+24(SP)
最后把AX的值搬到r2(返回值c)

0x0013 00019 (C:\Users\bruce\Desktop\go\main.go:8) RET
最后RET指令,one函數(shù)結(jié)束

總結(jié)

通過對(duì)golang進(jìn)行匯編,真實(shí)了之前的結(jié)論

golang函數(shù)的多返回值不是通過寄存器傳遞,使用過使用調(diào)用值提供的地址,賦值實(shí)現(xiàn)的

先寫這些吧,我也是剛接觸golang的匯編,文中如有不正確的地方,還請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)指出

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