本文是针对x86-64指令和ABI的综述，其内容翻译自参考文献[1]。
1 引言
x86-64指令一般有两个操作数：源操作数和目的操作数，目的操作数也即指令执行结果。
linux下的x86-64指令格式采用AT&T格式，也即源操作数在左边，目的操作数在右边。
绝大多数x86-64指令采用后缀字母标示操作数的大小，例如q表示64为，b表示8位，w表示16位，l表示32位。
2 寄存器
x86-64有16个64位通用寄存器，在AT&T格式中使用%做前缀，其定义和在ABI中的角色如下表所示：
| Register | Callee Save | Description |
|---|---|---|
| %rax | no | result register, also used in idiv and imul |
| %rbx | yes | miscellaneous register |
| %rcx | no | fourth argument register |
| %rdx | no | third argument register, also idiv and imul |
| %rsp | no | stack pointer |
| %rbp | yes | frame pointer |
| %rsi | no | second argument register |
| %rdi | no | first argument register |
| %r8 | no | fifth argument register |
| %r9 | no | sixth argument register |
| %r10 | no | miscellaneous register |
| %r11 | no | miscellaneous register |
| %r12~%15 | yes | miscellaneous registers |
寄存器%rbp，%rbx和%r12~%r15是callee-save的，也即由被调用函数保存。
3 函数调用约定
Mac OS Ｘ和Ｌinux操作系统的函数调用都遵从System V ABI，
有三个x86-64指令用来实现函数调用和返回：
call:返回地址(当前下一条指令地址)压栈，控制权转移到操作数所在的地址；
leave:设置栈指针%rsp为为帧%rbp，恢复帧指针%rbp为栈上保存的帧指针，
该指针从函数栈上弹出；
ret:返回值从函数栈弹出，并跳转到该地址；
3.1 函数参数
函数调用的前6个参数通过寄存器传递，传递顺序为%rdi,%rsi,%rdx,%rcx,%r8,%r9。超出部分的参数通过函数 栈帧传递。%rax用作第一个函数返回值，%rdx用作第二个函数返回值。
3.2 函数栈帧
函数栈帧从高地址往低地址方向增长，System V ABI使用两个寄存器访问函数栈帧：帧指针%rbp和栈指针%rsp。
帧指针%rbp指向当前函数栈帧基址(栈底)，栈指针%rsp指向当前函数栈帧栈顶。
一般说来，帧指针%rbp用来存取函数栈帧上的数据，例如传递进来的函数参数，或者函数的本地局部变量。
System V ABI要求要求函数栈帧16字节对齐，这要求函数栈帧的大小应该是16的倍数。
函数栈帧结构图如下所示：
3.3 函数调用协议
函数调用协议分为caller端和callee端，每端各有两个重要步骤：
1）caller端首先保存caller-save寄存器到到函数栈上，并根据ABI加载函数参数到规定的寄存器和函数栈位置，然后执行call指令；
2）call指令使得程序控制转向callee函数，该函数首先需要执行链接和初始化任务，这些任务由以下指令序列完成：
pushq %rbp;
movq %rsp, %rbp;
subq $N, %rbp;
pushq指令用来保存帧指针，movq指令初始化帧指针为当前栈指针，subq指令为callee函数分配栈空间；对于callee-save的那些寄存器，如果在函数体中用到这些寄存器，那么接下来需要通过一系列pushq指令保存这些callee-save寄存器到函数栈帧上。程序接下来执行函数体部分代码。
3）函数体部分执行完以后，将执行callee返回部分：首先将函数返回值置入%rax中；然后释放函数栈帧空间，并恢复%rsp，%rbp寄存器；最后调用leave/ret指令返回到caller部分。
4）在caller端，如果它为callee的函数参数分配了存储空间，则在此时需要释放这些空间。
至此，一个完整的函数调用过程完成。
4 指令
关于指令部分，内容实在太多，具体请参考x86-64的指令手册。此处仅仅略述操作数。 x86-64指令的操作数有三种：寄存器(以%为前缀)，立即数(以$为前缀)和内存地址。内存地址的寻址方式概述如下：
| Syntax | Address | Description |
|---|---|---|
| (reg) | reg | Base addressing |
| d(reg) | reg+d | Base plus displacement addressing |
| d(reg, s) | s*reg+d | Scaled index plus displacement, s in {2, 4, 8} |
| d(reg1, reg2, s) | reg1+s*reg2+d | Base plus scaled index plus displacement |
参考文献
http://www.classes.cs.uchicago.edu/archive/2009/spring/22620-1/docs/handout-03.pdf