AArch64架构下调用printf为何需保存x8/x9/x10寄存器才能正常运行

核心误区：对AArch64调用约定的理解错误 #

你出现这个问题的根本原因是记错了AArch64 AAPCS64调用规范中寄存器的责任划分：

• 寄存器x0~x15全部属于调用者保存寄存器（也叫临时寄存器）：被调用的函数（比如你用的printf）可以任意修改这些寄存器的值，不需要在返回前恢复原值。如果你在调用函数之后还需要使用这些寄存器里存储的数据，必须由你作为调用方，在调用函数前手动保存、调用返回后手动恢复。
• 只有x19~x28、栈指针SP、帧指针x29、链接寄存器x30属于被调用者保存寄存器：如果被调用的函数要使用这些寄存器，才需要由函数自己完成入栈保存、出栈恢复的操作。

你用来存储数组基地址、数组最大下标、循环计数器的x8、x9、x10正好属于调用者保存的临时寄存器范围，printf内部逻辑修改这些寄存器的值是完全符合规范的，不需要提前保存。你在循环里依赖这三个寄存器的值做迭代，调用printf前如果不手动备份，调用返回后寄存器值已经被修改，后续访问数组地址就会出错，触发段错误。

优化建议 #

如果你不想每次调用printf都手动保存三个寄存器，可以把你的循环变量、数组基地址、数组长度放到x19~x28范围内的寄存器存储，这部分寄存器printf会负责保存恢复，你不需要手动处理。

你贴出的可正常运行的代码如下：

.text
    .equ ELEM, 10
    .extern printf
    .global _start
_start:
    .global selec_start
selec_start:
    ldr x0, =stack
    mov sp, x0
    sub sp, sp, #16

    ldr x8, =vec    // address of vec (first element)

    mov x9, #ELEM   // index of last element in vec
    sub x9, x9, #1

    mov x10, #0     // increment i
print:
    cmp x10, x9     // compare i with index of last element in vec
    bgt end         // branch to end if we hit end of loop

    lsl x11, x10, #3    // multiply i by 8
    add x12, x8, x11    // x12 = address of vec + i*8
    // x12 is address of index i in vec

    str x8, [sp, #-8]!
    str x9, [sp, #-8]!
    str x10, [sp, #-8]!

    ldr x0, =string
    ldr x1, [x12]
    bl printf

    ldr x10, [sp], #8
    ldr x9, [sp], #8
    ldr x8, [sp], #8

    add x10, x10, #1    // i++
    b print
end:
  mov w8, #93
  svc #0

    .data
string:
    .ascii "%d\n\0"
vec:
    .quad 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
    .bss
    .align 8
    .space 4096
stack:
    .space 16
.end

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gottabehidoi