前幾天有提到，在 Linux x86-64 中，Function 的 Argument 通常會放在：

RDI
RSI
RDX
RCX
R8
R9

而 Return Value 通常會放在：

RAX

也有看過很多次：

ret

但一個 Function 到底是怎麼被呼叫的？

今天就來看看 Assembly 裡面的：

call
ret

0x01 Function Call

先看一段簡單的 C Code：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    return add(10, 20);
}

Compile 之後，可能會看到類似：

main:
    mov esi, 20
    mov edi, 10
    call add

前面有提過：

RDI → 第一個 Argument
RSI → 第二個 Argument

所以可以理解成：

mov edi, 10
mov esi, 20 
等價成
add(10, 20);

接著：

call add

就是呼叫：

add

這個 Function。

0x02 call

那：

call add

到底做了什麼？

可以先簡單理解成兩件事情：

1. 記住等等要回來的位置
2. 跳到 add Function

例如：

call add
mov ebx, eax

CPU 執行：

call add

之後會跳到：

add:

開始執行。

但是 add 執行完之後，還需要知道要回來繼續執行：

mov ebx, eax

所以 call 會先保存一個：

Return Address

也就是：

Function 執行完之後，要回到哪裡繼續執行。

這個 Return Address 會被放到：

Stack

Stack 的部分下一篇再詳細介紹。

0x03 ret

有了 Return Address 之後，Function 執行完就可以使用：

ret

回到原本的位置。

例如：

add:
    lea eax, [rdi+rsi]
    ret

流程可以簡單想成：

main
 |
 | call add
 v
add
 |
 | 計算結果
 |
 | ret
 v
main 繼續執行

所以：

call

負責進入 Function。

而：

ret

負責回到原本呼叫 Function 的地方。

0x04 Return Value

前面也有提到：

RAX → Return Value

例如：

add:
    lea eax, [rdi+rsi]
    ret

假設：

RDI = 10
RSI = 20

那：

lea eax, [rdi+rsi]

可以先理解成：

EAX = 10 + 20

所以最後：

EAX = 30

而 EAX / RAX 通常就是 Function 的 Return Value。

因此這段：

add:
    lea eax, [rdi+rsi]
    ret

就可以理解成：

return a + b;

0x05 Calling Convention

Function Argument 放在哪個 Register、Return Value 放在哪裡，並不是隨便決定的。

這些規則通常會由：

Calling Convention

來定義。

在 Linux x86-64 常見的 System V AMD64 Calling Convention 中：

RDI → Argument 1
RSI → Argument 2
RDX → Argument 3
RCX → Argument 4
R8  → Argument 5
R9  → Argument 6

RAX → Return Value

例如：

test(1, 2, 3);

可以先想成：

RDI = 1
RSI = 2
RDX = 3

接著：

call test

Function 裡面就可以從這些 Register 取得 Argument。

不過不同 Architecture、Operating System 或 Calling Convention，規則可能不一樣。

目前先記住 Linux x86-64 這組就可以了。

0x06 一個完整 Function Call

再看一次：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(10, 20);
    return result;
}

可以先把 Assembly 簡化理解成：

main:
    mov esi, 20
    mov edi, 10
    call add
    ret

add:
    lea eax, [rdi+rsi]
    ret

整個流程就是：

10 → EDI
20 → ESI
    |
    v
 call add
    |
    v
EDI + ESI
    |
    v
   EAX
    |
    v
   ret

所以當看到：

call function_name

可以先想：

準備 Argument
    ↓
進入 Function
    ↓
Function 執行
    ↓
結果放進 RAX
    ↓
ret 回去

0x07 結論

今天可以先記得：

call

他是會：

保存 Return Address
+
跳到指定 Function

而：

ret

則會：

回到 Return Address

另外在 Linux x86-64 中：

RDI → Argument 1
RSI → Argument 2
RDX → Argument 3
RCX → Argument 4
R8  → Argument 5
R9  → Argument 6

RAX → Return Value

現在已經可以大概看懂一個 Function 是怎麼被呼叫的。

但前面提到：

Return Address

會被放到：

Stack

那 Stack 到底是什麼？

RSP、RBP 又是在做什麼？

Function 裡面的 Local Variable 又放在哪裡？

下一篇就來看看：Stack