RISC-V 的调用约定

首先，我们需要理解什么是调用约定（Calling Convention）。它是一套规则，用于规定函数在调用时如何进行交互。这套规则确保了由不同程序员编写、甚至由不同编译器编译的函数能够正确地相互调用。

调用约定通常定义了以下内容：

RISC-V 的标准调用约定非常清晰和高效，主要依赖寄存器来传递参数。下面是其核心内容的总结，以标准的 64 位架构（RV64I）为例。

整型/指针返回值：返回值通常放在 a0 (x10) 中。如果返回值需要 128 位（例如一个大的结构体），则高 64 位放在 a1 (x11) 中，低 64 位放在 a0 中。
浮点返回值：同样，浮点返回值使用 fa0 和 fa1。

寄存器用途表 RISC-V 共有 32 个通用整型寄存器 (x0 - x31)，它们在调用约定中扮演着不同的角色。使用 ABI (Application Binary Interface) 名称可以更容易地记住它们的用途。

寄存器 (ABI 名称)	寄存器编号	角色	保存策略	描述
zero	x0	硬编码零	-	始终为 0，不可修改。
ra	x1	返回地址	Caller-Saved	保存函数调用后的返回地址。由 jal 和 jalr 指令隐式修改。
sp	x2	栈指针	Callee-Saved	指向当前栈帧的顶部。
gp	x3	全局指针	-	指向全局数据区，由链接器设定。
tp	x4	线程指针	-	指向当前线程的私有数据区。
t0-t2	x5-x7	临时寄存器	Caller-Saved	用于存放临时数据，函数可以随意使用。
s0/fp	x8	保存寄存器/帧指针	Callee-Saved	s0 是被调用者保存寄存器，也可作为帧指针（Frame Pointer）。
s1	x9	保存寄存器	Callee-Saved	被调用者保存寄存器。
a0-a1	x10-x11	函数参数/返回值	Caller-Saved	用于传递前两个参数和返回值。
a2-a7	x12-x17	函数参数	Caller-Saved	用于传递第 3 到第 8 个参数。
s2-s11	x18-x27	保存寄存器	Callee-Saved	被调用者保存寄存器。
t3-t6	x28-x31	临时寄存器	Caller-Saved	用于存放临时数据。

这是调用约定中关于寄存器管理的核心。这个策略旨在最小化内存访问（保存/恢复寄存器到栈），从而提高性能。

也称为临时寄存器（Temporary Registers）或易变寄存器（Volatile Registers）。这些寄存器可以被被调用函数（Callee）自由地、无条件地修改。

工作流程：

调用前：如果一个调用者函数（例如 main）在一个 Caller-Saved 寄存器（例如 t0）中存放了一个重要的值，并且希望在被调用函数（例如 funcA）返回后继续使用这个值。
保存：那么 main 函数必须在执行 call funcA 指令之前，自己负责将 t0 的值保存到栈上。
调用后：funcA 返回后，main 函数再从栈上恢复 t0 的值。

为什么这么设计？funcA 可以无所顾忌地使用这些寄存器进行计算，而不需要执行任何保存/恢复操作，这使得那些简短的、不需要太多寄存器的叶子函数（leaf function）执行得非常快。例如RISC-V 中的ra, t0-t6, a0-a7等

也称为保存寄存器（Saved Registers）或非易变寄存器（Non-Volatile Registers）。这些寄存器的值在函数调用前后必须保持不变。

工作流程：

调用前：调用者函数（main）可以放心地将一个长期有效的值（例如一个循环计数器）存放在一个 Callee-Saved 寄存器（例如 s0）中，然后去调用 funcA。
被调用者内部：如果 funcA 需要使用 s0 寄存器，它必须在函数的开头（prologue）先把 s0 的原始值保存到自己的栈帧中。
返回前：在 funcA 返回之前（epilogue），它必须从栈中恢复 s0 的原始值。
调用后：这样，当 funcA 返回到 main 时，main 可以确信 s0 里的值和调用前一模一样。

为什么这么设计？调用者可以放心地使用这些寄存器来存储重要的局部变量，而不用在每次函数调用时都去保存和恢复它们，这减少了不必要的内存操作。在RISC-V 中的例子有sp, s0-s11。