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前言

今天与大家聊一聊 Go 语言的函数调用惯例，调用惯例是调用方和被调用方对于参数和返回值传递的约定，Go语言的调用惯例在1.17版本进行了优化，本文我们就看一下两个版本的调用惯例是什么样的吧～。

在 Go1.17 版本之前， Go 语言函数调用是通过系统来传递的，我们使用 Go1.12 版本写个例子来看一下：

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

执行 go tool compile -S -N -l main.go 可以看到其汇编指令，我们分两部分来看，先看 main 函数部分：

"".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字节栈空间 0x0013 00019 (main.go:7) MOVQ BP, 32(SP) // 基址指针存储到栈上 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) // 第一个参数压栈 0x0025 00037 (main.go:8) MOVQ $20, 8(SP) // 第二个参数压栈 0x002e 00046 (main.go:8) CALL "".Test(SB) // 调用函数Test 0x0033 00051 (main.go:9) MOVQ 32(SP), BP // Test函数返回后恢复栈基址指针 0x0038 00056 (main.go:9) ADDQ $40, SP // 销毁40字节栈内存 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

通过上面的汇编指令我们可以分析出，参数 10 、 20 按照从右向左进行压栈，所以第一个参数在栈顶的位置 SP~SP+8 ，第二个参数存储在 SP+8 ~ SP+16 ，参数准备完毕后就去调用 TEST 函数，对应的汇编指令： CALL "".Test(SB) ，对应的汇编指令如下：

"".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 存储第一个返回值 0x0009 00009 (main.go:3) MOVQ $0, "".~r3+32(SP)// SP+24 ~ SP+32 存储第二个返回值 0x0012 00018 (main.go:4) MOVQ "".a+8(SP), AX // 第一个参数放入AX寄存器 AX = 10 0x0017 00023 (main.go:4) ADDQ "".b+16(SP), AX // 第二个参数放入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栈中：24(SP) 0x0021 00033 (main.go:4) MOVQ "".a+8(SP), AX// 第一个参数放入AX寄存器 AX = 10 0x0026 00038 (main.go:4) SUBQ "".b+16(SP), AX// 第二个参数放入AX寄存器做减法 AX = AX - 20 = -10 0x002b 00043 (main.go:4) MOVQ AX, "".~r3+32(SP)// AX寄存器中的值在存回栈中：32(SP) 0x0030 00048 (main.go:4) RET // 函数返回

通过以上的汇编指令我们可以得出结论： Go 语言使用栈传递参数和接收返回值，多个返回值也是通过多分配一些内存来完成的。

这种基于函数传递参数和接收返回值的设计大大降低了实现的复杂度，但是牺牲了函数调用的性能，像 C 语言采用同时使用栈和寄存器传递参数，在性能上是优于 Go 语言的，下面我们就来看一看 Go1.17 引入的寄存器传参。

我们都知道 CPU 是一台计算机的运算核心和控制核心，其主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据， CPU 大致内部结构如下：

图片来自于网络

主要由运算器和控制器组成，运算器负责完成算术运算和逻辑运算，寄存器临时保存将要被运算器处理的数据和处理后的结果，回到主题上，寄存器是 CPU 内部组件，存储一般在外部， CPU 操作寄存器与读取内存的速度差距是数量级别的，当要进行数据计算时，如果数据处于内存中， CPU 需要先将数据从内存拷贝到寄存器进行计算，所以对于栈传递参数与接收返回值这种调用规约，每次计算都需要从内存拷贝到寄存器，计算完毕在拷贝回内存，如果使用寄存器传参的话，参数就已经按顺序放在特定寄存器了，这样就减少了内存和寄存器之间的数据拷贝，从而改善了性能，提供程序运行效率。

既然寄存器传参性能高于栈传递参数，为什么所有语言不都使用寄存器传递参数呢？因为不同架构上的寄存器差异不同，所以要支持寄存器传参就要在编译器上进行支持，这要就使编译器变得更加复杂且不易维护，并且寄存器的数量也是有限的，还要考虑超过寄存器数量的参数应该如何传递。

Go 语言在 1.17 版本设计了一套基于寄存器传参的调用规约，目前也只支持 x86 平台，我们也是通过一个简单的例子来看一下：

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

执行 go tool compile -S -N -l main.go 可以看到其汇编指令，我们分两部分来看，先看 main 函数部分：

"".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字节栈空间，基址指针存储到栈上 0x000a 00010 (main.go:7) MOVQ BP, 32(SP)// 基址指针存储到栈上 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 // 参数1使用AX寄存器传递 0x0019 00025 (main.go:8) MOVL $2, BX // 参数2使用BX寄存器传递 0x001e 00030 (main.go:8) MOVL $3, CX // 参数3使用CX寄存器传递 0x0023 00035 (main.go:8) MOVL $4, DI // 参数4使用DI寄存器传递 0x0028 00040 (main.go:8) PCDATA $1, $0 0x0028 00040 (main.go:8) CALL "".Test(SB) // 调用Test函数 0x002d 00045 (main.go:9) MOVQ 32(SP), BP // Test函数返回后恢复栈基址指针 0x0032 00050 (main.go:9) ADDQ $40, SP // 销毁40字节栈内存 0x0036 00054 (main.go:9) RET // 返回

通过上面的汇编指令我们可以分析出，现在参数已经不是从右向左进行压缩了，参数直接在寄存器上了，参数准备完毕后就去调用 TEST 函数，对应的汇编指令： CALL "".Test(SB) ，对应的汇编指令如下：

"".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) // 从寄存器AX获取参数 1 放入栈中 48(SP)0x0013 00019 (main.go:3) MOVQ BX, "".b+56(SP) // 从寄存器BX获取参数 2 放入栈中 56(SP)0x0018 00024 (main.go:3) MOVQ CX, "".c+64(SP) // 从寄存器CX获取参数 3 放入栈中 64(SP)0x001d 00029 (main.go:3) MOVQ DI, "".d+72(SP) // 从寄存器DI获取参数 4 放入栈中 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

传参和返回都采用了寄存器进行传递，并且返回值和输入都使用了完全相同的寄存器序列，并且使用的顺序也是一致的。

因为这个优化，在一些函数调用嵌套层次较深的场景下，内存有一定概率会降低，有机会做压测可以试一试～。

熟练掌握并理解函数的调用过程是我们深入学习 Go 语言的重要一课，看完本文希望你已经熟练掌握了函数的调用惯例～。