Rust传递结构体采用何种ABI？x86_64下与C的差异解析

在x86_64系统中，通用调用约定为：当返回值大小≤16字节时，通过寄存器RAX和RDX传递；当返回值大小＞16字节时，通过第一个sret参数传递。但Rust的表现似乎和这一规则不符。

C语言示例及表现 #

代码实现 #

struct test_struct {
   int a;
   int b;
   int c;
};

struct test_struct foo() {
    struct test_struct a = {1,2,3};
    return a;
}

对应LLVM IR #

define dso_local { i64, i32 } @foo() 

该结构体大小为12字节（≤16字节），可见返回值通过寄存器传递，符合x86_64通用约定。

Rust语言示例及表现 #

代码实现 #

pub struct test_struct {
   a: i32,
   b: i32,
   c: i32,
}
pub fn foo() -> test_struct {
   let data = test_struct {
       a: 0,
       b: 1,
       c: 2,
   };

   data
}

对应LLVM IR #

define void @_ZN7example3foo17hd5941535b576c335E(ptr sret(%test_struct) %0) unnamed_addr

同样是12字节的结构体，却使用sret参数传递返回值，和C的表现不一致。

Rust的结构体返回ABI规则 #

Rust默认使用Rust专用ABI，而非C的System V ABI，该ABI设计更侧重编译器优化与语言内存安全需求，和C的约定存在明显差异：

• 几乎所有结构体返回都会通过sret参数传递（调用者预先分配内存，函数将结果写入该地址），无论结构体大小是否≤16字节。
• 仅当结构体是可拆分为整数类型的简单标量组合（如单个i32、两个i64组成的结构体等），编译器才可能优化为寄存器传递，且依赖编译优化级别。
• 若需让Rust函数遵循C的System V ABI，只需给函数添加#[no_mangle]和extern "C"注解，此时结构体返回行为会和C一致。

示例修改后的Rust代码：

#[no_mangle]
pub extern "C" fn foo() -> test_struct {
   let data = test_struct {
       a: 0,
       b: 1,
       c: 2,
   };

   data
}

对应的LLVM IR会和C版本类似，采用寄存器传递返回值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者super_jh