为什么说方法的参数最好不要超过4个？

简介

在很多年前的一次Code Review中，有大佬指出，方法的参数太多了，最好不要超过四个，对于当时还是萌新的我，虽然不知道什么原因，但听人劝，吃饱饭，这个习惯也就传递下来了，直到参加工作很多年后，才明白这其中的缘由。
调用协定

在计算机编程中，调用协定(Calling Convention)是一套关于方法/函数被调用时参数传递方式，栈由谁清理和寄存器如何使用的规范。

• 参数传递方式
  

• 寄存器传递：将参数存入CPU寄存器，速度最快。
  
• 栈传递：将参数压入调用栈，再依次从栈中取出，速度最慢
  
• 混合传递：前N个参数用寄存器，剩余参数用栈，速度适中
  

• 栈由谁清理
  

• Caller清理：调用函数后由调用方负责恢复栈指针（如C/C++的__cdecl）。
  
• Callee清理：被调用函数返回前自行清理栈（如x64的默认协定）。
  

• 寄存器如何使用
  

• 易变寄存器（Volatile Registers）：函数调用时可能被修改的寄存器（如x64的RAX、RCX、RDX），调用方需自行保存这些寄存器的值。
  
• 非易变寄存器（Non-Volatile Registers）：函数必须保存并恢复的寄存器（如x64的RBX、RBP、R12-R15）。
  

x86架构混乱的调用协定

x86架构发展较早，因此调用协定野蛮生长，有多种调用协定
协定名称参数传递方式栈清理适用场景__cdecl通过栈传递（右→左）调用者清理栈C/C++默认，支持可变参数__stdcall通过栈传递（右→左）被调用者清理栈Windows API（如Win32）__fastcall前两个参数通过寄存器，剩余通过栈(右→左)被调用者清理栈高性能场景__thiscallthis指针通过寄存器, 剩余通过栈(右→左)被调用者清理栈C++类成员函数眼见为实

可以看到，cdecl，stdcall是通过压栈的方式将参数压入栈中，而fastcall直接赋值给寄存器，并无压栈操作

点击查看代码

1. #include <iostream>
3. int __cdecl cdecl_add(int a, int b) {
4.         return a + b;
5. }
7. int __stdcall stdcall_add(int a, int b) {
8.         return a + b;
9. }
11. int __fastcall fastcall_add(int a, int b) {
12.         return a + b;
13. }
15. class Calculator {
16. public:
17.         int __thiscall thiscall_add(int b) {
18.                 return this->a + b;
19.         }
20.         int a;
21. };
24. int main()
25. {
26.         int a = 10, b = 5;
28.         int cdecl_add_value = cdecl_add(a, b);
29.         int stdcall_add_value = stdcall_add(a, b);
30.         int fastcall_add_value = fastcall_add(a, b);
32.         Calculator calc;
33.         calc.a = 10;
35.         int thiscall_add_value = calc.thiscall_add(5);
36. }

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x64的大一统

而在x64架构下，为了解决割裂的调用协定，windows与linux实现了统一。
协定名称参数传递方式栈清理适用场景MS x64前4个参数通过寄存器，剩余通过栈(左→右)被调用者清理栈Windows x64程序System V AMD64前6个参数通过寄存器，剩余通过栈(左→右)被调用者清理栈Unix/Linux x64程序眼见为实

linux下暂无图(因为我懒)，大概就是这意思，自行脑补

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1. #include <stdio.h>
3. int add(int a, int b, int c, int d, int e) {
4.     return a + b + c + d + e;
5. }
7. int main() {
8.     int result = add(1, 2, 3, 4, 5);
9.     return 0;
10. }

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C#中使用哪种调用协定？

C#在x86下，有自己独特的调用协定
协定名称参数传递方式栈清理适用场景Standard前两个参数通过寄存器，剩余通过栈(左→右)被调用者清理栈C#静态方法HasThis前两个参数通过寄存器(第一个为This)，剩余通过栈(左→右)被调用者清理栈C#实例方法

在x64形成实现统一，与操作系统保持一致

眼见为实

注意寄存器与栈是两片独立运行的区域，光从汇编代码，很容易陷入误区，就拿上图来说，从上往下阅读汇编，你会发现参数传递的顺序是30(1Eh),40(28h),50(32h),10(0Ah),20(14h)。明显不对，这是因为一个是寄存器，一个是线程栈，这是两个不相关的区域，谁前谁后都不违反从左到右的规定。不能死脑筋，寄存器与栈之间是存在位置无关性的。

1. /*这种顺序也是正确的，寄存器是寄存器，栈是栈，汇编的顺序不影响他们的位置无关性，因为是两片独立运行的区域*/
2. push 1Eh
3. mov ecx,0Ah
4. push 28h
5. mov edx,14h
6. push 32h

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1.     internal class Program
2.     {
3.         static void Main(string[] args)
4.         {
5.             var t = new Test();
6.             var sum = t.Add(10, 20, 30, 40, 50);
8.             var sum2 = Test.StaticAdd(10, 20, 30, 40, 50);
10.             Console.ReadKey();
11.         }
12.     }
14.     public class Test
15.     {
16.         public int Add(int a, int b, int c, int d, int e)
17.         {
18.             var sum = a + b + c + d + e;
19.             return sum;
20.         }
22.         public static int StaticAdd(int a, int b, int c, int d, int e)
23.         {
24.             var sum = a + b + c + d + e;
25.             return sum;
26.         }
27.     }

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结论


可以看到，在Windows x64下，如果方法的参数 a + b + c + d + e;        // 第5-8个参数通过栈传递        [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining | MethodImplOptions.NoOptimization)]        public static int Stack4Params(int a, int b, int c, int d, int e, int f, int g, int h)            => a + b + c + d + e + f + g + h;        public static void Run()        {            Console.WriteLine($"参数传递性能测试 - 预热: {WarmupIterations:N0}, 测试: {BenchmarkIterations:N0} 次");            Console.WriteLine("----------------------------------------------------------------");            // 生成随机输入数据以避免优化            var inputData = GenerateInputData();            // 预热            Warmup(inputData);            // 测试            var reg4Time = Measure(() => Register4ParamsTest(inputData));            var stack1Time = Measure(() => Stack1ParamTest(inputData));            var stack4Time = Measure(() => Stack4ParamsTest(inputData));            // 输出结果            Console.WriteLine("\n===== 测试结果 =====");            Console.WriteLine($"4寄存器参数: {reg4Time,12:N2} ns/次");            Console.WriteLine($"4寄存器+1栈参数: {stack1Time,10:N2} ns/次 ({((double)stack1Time / reg4Time - 1) * 100:F1}% 性能下降)");            Console.WriteLine($"4寄存器+4栈参数: {stack4Time,10:N2} ns/次 ({((double)stack4Time / reg4Time - 1) * 100:F1}% 性能下降)");        }        private static (int[], int[], int[]) GenerateInputData()        {            var data4 = new int[BenchmarkIterations * 4];            var data5 = new int[BenchmarkIterations * 5];            var data8 = new int[BenchmarkIterations * 8];            for (int i = 0; i < BenchmarkIterations; i++)            {                for (int j = 0; j < 4; j++) data4[i * 4 + j] = _random.Next();                for (int j = 0; j < 5; j++) data5[i * 5 + j] = _random.Next();                for (int j = 0; j < 8; j++) data8[i * 8 + j] = _random.Next();            }            return (data4, data5, data8);        }        private static void Warmup((int[], int[], int[]) inputData)        {            Console.Write("预热中...");            var (data4, data5, data8) = inputData;            for (int i = 0; i < WarmupIterations; i++)            {                Register4Params(data4[i * 4], data4[i * 4 + 1], data4[i * 4 + 2], data4[i * 4 + 3]);                Stack1Param(data5[i * 5], data5[i * 5 + 1], data5[i * 5 + 2], data5[i * 5 + 3], data5[i * 5 + 4]);                Stack4Params(data8[i * 8], data8[i * 8 + 1], data8[i * 8 + 2], data8[i * 8 + 3],                            data8[i * 8 + 4], data8[i * 8 + 5], data8[i * 8 + 6], data8[i * 8 + 7]);            }            Console.WriteLine("完成");        }        private static long Measure(Func testMethod)        {            // 强制GC并等待完成            GC.Collect();            GC.WaitForPendingFinalizers();            GC.Collect();            // 冷启动            testMethod();            // 实际测量            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();            long result = testMethod();            stopwatch.Stop();            // 使用结果以避免被优化掉            if (result == 0) Console.WriteLine("警告: 结果为0，可能存在优化问题");            // 计算平均时间（纳秒）            long totalNs = stopwatch.ElapsedTicks * 10000000L / Stopwatch.Frequency;            return totalNs / (BenchmarkIterations / BatchSize); // 除以实际调用批次        }        private static long Register4ParamsTest((int[], int[], int[]) inputData)        {            var (data4, _, _) = inputData;            long sum = 0;            int index = 0;            for (int i = 0; i < BenchmarkIterations / BatchSize; i++)            {                // 批量调用以提高测量精度                for (int j = 0; j < BatchSize; j++)                {                    sum += Register4Params(                        data4[index++],                        data4[index++],                        data4[index++],                        data4[index++]                    );                }            }            return sum;        }        private static long Stack1ParamTest((int[], int[], int[]) inputData)        {            var (_, data5, _) = inputData;            long sum = 0;            int index = 0;            for (int i = 0; i < BenchmarkIterations / BatchSize; i++)            {                // 批量调用以提高测量精度                for (int j = 0; j < BatchSize; j++)                {                    sum += Stack1Param(                        data5[index++],                        data5[index++],                        data5[index++],                        data5[index++],                        data5[index++]                    );                }            }            return sum;        }        private static long Stack4ParamsTest((int[], int[], int[]) inputData)        {            var (_, _, data8) = inputData;            long sum = 0;            int index = 0;            for (int i = 0; i < BenchmarkIterations / BatchSize; i++)            {                // 批量调用以提高测量精度                for (int j = 0; j < BatchSize; j++)                {                    sum += Stack4Params(                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++],                        data8[index++]                    );                }            }            return sum;        }    }[/code]
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