要深入理解 数组、指针和函数参数传递 的底层 ABI（Application Binary Interface）实现，需要从以下几个维度出发进行学习：

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一、什么是 ABI？

ABI 是编译器和操作系统之间的协定，规定了：

• 函数如何调用（参数传递、返回值）
• 栈帧布局（局部变量、返回地址、保存寄存器）
• 调用约定（Calling Convention）
• 数据的对齐方式（alignment）
• 如何在内存中布局结构体、数组、类对象等

例如：x86_64 系统通常使用 System V AMD64 ABI

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二、函数参数传递 ABI 行为：值 / 地址 / 数组

1. 普通变量（按值传递）

void foo(int a) {// 栈帧中的 a 是实参副本
}

• 编译器会将 a 作为 整数寄存器（如 rdi）传入
• 或在栈中开空间拷贝参数（当寄存器用完或大于特定大小）

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2. 指针（传地址）

void foo(int* p) {*p = 10;
}

• 指针 p 是 8 字节地址，通常放在寄存器（如 rdi）
• *p 会间接访问内存（间接寻址）

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3. 数组参数（退化为指针）

void foo(int arr[]) {arr[0] = 10;
}

• int arr[] 会被 退化为 int* arr
• ABI 上是 按指针传递

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三、C++ 底层函数调用过程（以 x86_64 System V 为例）

调用 foo(int a, int* p) 时的流程（简化）：

main():a = 42;int* p = &a;call foo(a, p)

底层汇编（伪代码）：

mov edi, 42          ; 第一个参数 a → edi
mov rsi, &a          ; 第二个参数 p → rsi
call foo

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四、函数栈帧结构（以 GCC / x86_64 为例）

一个函数的栈帧通常如下：

 ┌───────────────┐ ← 高地址│ 返回地址      │ ← 调用者压入│ old %rbp      │ ← 保存上层基址│ 参数备份/局部变量 ││ 临时寄存器保存 │└───────────────┘ ← %rsp 栈顶

调用过程：

• call foo → 跳转并压入返回地址
• push %rbp → 建立新的基址指针（%rbp）
• sub rsp, n → 为局部变量分配空间

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五、数组传值传引用的差异 ABI 视角下分析

1. 按值传递数组（不推荐）

void foo(int arr[5]) { ... } // 实际变为 int* arr

• 编译器不会复制整个数组
• 传的是指针地址
• 在函数内对 arr[i] 的修改会影响外部

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2. 真正的数组按值传递（必须用 std::array 或结构体包装）

struct ArrWrap {int arr[5];
};void foo(ArrWrap a);

• 编译器会 完整拷贝结构体 到寄存器或栈
• 不会影响原数组内容

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六、C++ 对象参数 ABI 行为（指针/引用/拷贝）

参数类型	ABI 表现
T	可能按值复制进栈或寄存器
T&	传指针，指向原对象
T*	明确传地址
const T&	仍然传地址，只是禁止修改

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七、数组和指针的底层行为对比

void foo(int* p);    // 编译器看作地址传递
void bar(int arr[10]); // 实质上也是 int* arr

举例说明区别：

int arr[10];
foo(arr); // arr 退化为 &arr[0]

• sizeof(arr) 是 40
• sizeof(p) 是 8（在 64 位系统）

void size_test(int* p, int arr[10]) {cout << sizeof(p) << endl;   // 8cout << sizeof(arr) << endl; // 8（退化后）
}

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八、调试验证：GCC 下使用 objdump 或 gdb

编译为汇编查看 ABI 细节：

g++ -O0 -S main.cpp -o main.s

或者用 gdb 单步跟踪：

gdb ./a.out
(gdb) break foo
(gdb) run
(gdb) info registers

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九、结构体中的数组传递 ABI 规则

struct Data {int x;int arr[4];
};void process(Data d); // 会按值拷贝整个结构体（如果不大）

如果结构体很大，则：

• 编译器会在 caller 中分配临时内存
• 传递 指向该内存的隐藏指针

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十、小结图示（建议结合图）

函数参数 ABI 层调用过程：main:┌─────────────┐│ 栈变量 a    │ ← &a└─────────────┘│▼
foo(a, &a):┌──────────────┐│ 寄存器传参   │ ← rdi = a, rsi = &a│ 栈帧建立     ││ 局部变量空间 │└──────────────┘

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