abi-and-calling-conventions

ABI と呼び出し規約

目的

System V AMD64、ARM AAPCS、RISC-V におけるアプリケーションバイナリーインターフェース（ABI）の規則（レジスターの役割、スタックのアラインメント、引数の受け渡し、戻り値、可変長引数の規約）を説明します。アセンブリー、FFI、デバッグに欠かせない知識です。

使用する場面

• アセンブリートランクやインラインアセンブリーの clobber を記述する場合
• C とアセンブリーが混在するコードでスタック破損をデバッグする場合
• Rust/C/Zig 間で FFI を行う場合（skills/rust/rust-ffi、skills/zig/zig-cinterop）
• skills/debuggers/gdb の逆アセンブル結果を読む場合

ワークフロー

1. System V AMD64（Linux/macOS）

項目	規則
整数引数	rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9
XMM 引数	xmm0～xmm7（浮動小数点数）
整数／ポインターの戻り値	rax（128 ビットの場合は rdx も使用）
スタックアラインメント	call の前に 16 バイト
レッドゾーン	rsp の下位 128 バイト（Linux）
呼び出し先保存レジスター	rbx, rbp, r12～r15

/* void foo(int a, int b, int c, int d, int e, int f, int g); */
/* a–f in regs, g on stack */

Windows x64 では規則が異なります。skills/compilers/msvc-cl を参照してください。

2. ARM AAPCS（AArch32/AArch64）

AArch64：

項目	規則
整数引数	x0～x7
浮動小数点数の引数	v0～v7
戻り値	x0／x1 または v0
スタックアラインメント	16 バイト
呼び出し先保存レジスター	x19～x28、fp（x29）、lr（x30）

Thumb インターワーキングでは、Thumb コード用に関数ポインターの最下位ビットを設定します。

skills/low-level-programming/assembly-arm を参照してください。

3. RISC-V psABI（RV64）

項目	規則
整数引数	a0～a7
呼び出し先保存レジスター	s0～s11、sp
戻り値	a0、a1
スタックアラインメント	16 バイト

skills/low-level-programming/assembly-riscv を参照してください。

4. スタックフレームのレイアウト（概念図）

high addresses
├── return address
├── saved frame pointer
├── local variables
├── spill slots / alignment padding
└── outgoing args (if any)
low addresses (rsp)

5. 可変長引数関数

System V では、al に使用したベクター引数の数が格納されます。va_start 用の register_save_area はスタック上にあります。移植可能な FFI では、va_arg を直接使うより、型付きラッパーを使用してください。

6. コンパイラーの出力で検証する

gcc -O2 -S -o - foo.c   # study .cfi_* and mov args
objdump -d -M intel ./a.out

7. エージェントでの使用

/abi-and-calling-conventions Which registers hold args 5–8 in AArch64 for my C function?

よくある問題

症状	原因	修正方法
call でクラッシュする	スタックのアラインメントが不正	rsp を 16 の倍数にアラインする
浮動小数点数の引数が正しく渡らない	XMM と GPR の不一致	プロトタイプに合わせる
呼び出し先保存レジスターが破損する	アセンブリーの clobber 指定漏れ	clobber に列挙するか、保存する
FFI の値がおかしい	Windows と SysV の混在	ツールチェーンの ABI を合わせる
可変長引数で未定義動作が起きる	va_arg に誤った型を指定している	昇格後の型にキャストする

関連スキル

• skills/low-level-programming/assembly-x86 — x86-64 アセンブリー
• skills/low-level-programming/assembly-arm — AAPCS の例
• skills/low-level-programming/assembly-riscv — RISC-V アセンブリー
• skills/rust/rust-ffi — extern "C" の保証事項
• skills/binaries/elf-inspection — シンボルと再配置の表示