call 和 ret 是汇编里最重要的「接力棒」。没有它们，代码只能从上到下一条道走到黑。这一篇我们拆开函数调用的完整机制，并用递归计算 5 的阶乘——在汇编里亲眼看到栈是怎么一层层长高的。

这是「x86 汇编入门」系列的第 5 篇。上一篇用跳转实现了循环。这一篇通过 05_function.asm，理解 call / ret、栈帧和 x86_64 调用约定。

一、call 和 ret 做了什么？

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call    factorial     ; ① 把「下一条指令地址」压栈  ② 跳到 factorial
...
ret                 ; 从栈弹出地址，跳回去

可以把它想成：call 留下回城坐标，ret 按坐标回去。栈就是存放这些坐标的地方。

二、栈帧：函数自己的「工作台」

每次进入函数，标准开场是：

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factorial:
    push    rbp         ; 保存调用者的帧指针
    mov     rbp, rsp    ; 建立当前帧
    push    rbx         ; 保存要用的 callee-saved 寄存器
    ...
    pop     rbx         ; 恢复
    pop     rbp
    ret

这叫栈帧（Stack Frame）。rbp 指向当前帧底部，局部数据和保存的寄存器都相对它定位。

三、x86_64 调用约定（精简版）

Linux x86_64 下，整数/指针参数按顺序放：

参数位置 寄存器
第 1 个 rdi
第 2 个 rsi
第 3 个 rdx
第 4 个 rcx
第 5 个 r8
第 6 个 r9

返回值放在 rax。

05_function.asm 调用 factorial(5)：

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mov     rdi, 5
call    factorial       ; 返回后 rax = 120
call    print_number

四、递归阶乘走读

数学定义：

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factorial(0) = 1
factorial(n) = n × factorial(n-1)

汇编实现：

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factorial:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    push    rbx
    mov     rbx, rdi            ; rbx 保存 n

    cmp     rdi, 0
    jne     .recurse
    mov     rax, 1              ; 基础情况：返回 1
    jmp     .done

.recurse:
    dec     rdi                 ; n - 1
    call    factorial           ; 递归
    imul    rax, rbx            ; n * factorial(n-1)

.done:
    pop     rbx
    pop     rbp
    ret

关键点：

  • 用 rbx 保存 n，因为递归 call 会改掉 rdi
  • 基础情况必须能停下来，否则无限递归直到栈溢出
  • 每次 call 多一层栈帧，5! 最多嵌 6 层，完全可控

五、caller-saved vs callee-saved

类型 寄存器 谁负责保存
caller-saved rax, rcx, rdx, rsi, rdi, r8–r11 调用者
callee-saved rbx, rbp, r12–r15 被调用函数

调用函数前，如果 caller-saved 寄存器里还有重要数据，调用者要自己 push；被调用函数若使用 callee-saved 寄存器，进入时保存、返回前恢复。

六、运行输出

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make
./build/05_function
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5! = 120

用 gdb 单步跟进去，能看到栈指针 rsp 随每次 call 下降，随每次 ret 回升——比任何图示都直观。

七、小结

本篇要点：

  • call 压入返回地址，ret 弹出并跳转
  • 栈帧用 push rbp / mov rbp, rsp 建立
  • 第一个整型参数用 rdi，返回值用 rax
  • 递归 = 同样的函数 + 更小的参数 + 可终止的基础情况

x86 汇编入门系列第 5 篇完。下一篇是系列收官——用文件系统调用读写磁盘上的文件，把前面所有技能串起来。