Uboot18之為何C需要堆疊而彙編不需要?

2021-08-18 05:55:01 字數 3754 閱讀 3043

1.arm 中的暫存器的別名

預設的情況下,返些暫存器只是叫做r0,r1,...,r14等,而apcs 對其起了不同的別名。使用彙編器預處理器的功能,你可以定義 r0 等名字,但在你修改其他人寫的**的時候,最好還是學習使用 apcs 名字。

一般程式設計過程中,最好按照其約定,使用對應的名字,這樣使得程式可讀性更好。關於不同暫存器所對應的名字,見下表:

更加詳細一點,見下:

"predeclared register names

the following register names are predeclared:

§r0-r15andr0-r15

§a1-a4(argument, result, or scratch registers, synonyms for r0 to r3)

§v1-v8(variable registers, r4 to r11)

§sbandsb(static base, r9)

§ipandip(intra-procedure-call scratch register, r12)

§spandsp(stack pointer, r13)

§lrandlr(link register, r14)

§pcandpc(program counter, r15).

predeclared extension register names

the following extension register names are predeclared:

§d0-d31andd0-d31(vfp double-precision registers)

§s0-s31ands0-s31(vfp single-precision registers).

predeclared coprocessor names

the following coprocessor names and coprocessor register names are predeclared:

§p0-p15 (coprocessors 0-15)

§c0-c15 (coprocessor registers 0-15).

2.什麼是 apcs

apcs,arm 過程呼叫標準(arm procedure call standard),提供了緊湊的編寫例程的一種機制,定義的例程可以不其他例程交織在一起。最顯著的一點是對這些例程來自**沒有明確的限制。它們可以編譯自 c、 pascal、也可以是用組合語言寫成的。

apcs 定義了:

 對暫存器使用的限制。

 使用棧的慣例。

 在函式呼叫之間傳遞/返回引數。

 可以被'回溯' 的基於棧的結構的格式,用來提供從失敗點到程式入口的凼數(和給予的引數)的列表。

3.為何c需要堆疊而彙編不需要

之前看了很多關於uboot的分析,其中就有說要為c語言的執行,準備好堆疊。而自己在uboot的start.s彙編**中,關於系統初始化,也看到有堆疊指標初始化這個動作。但是,從來只是看到有人說系統初始化要初始化堆疊,即正確給堆疊指標sp賦值,但是卻從來沒有看到有人解釋,為何要初始化堆疊。

所以,接下來的內容,就是經過一定的**,試圖來解釋一下,為何要初始化堆疊,即:為何c語言的函式呼叫要用到堆疊,而彙編卻不需要初始化堆疊。要明白返個問題,首先要了解堆疊的作用。關於堆疊的作用,要詳細講解的話,要很長的篇幅,所以此處只是做簡略介紹。總的來說,堆疊的作用就是:儲存現場/上下文,傳遞引數。

3.1儲存現場/上下文

現場,意思就相當於案發現場,總有一些現場的情況,要記錄下來的,否則被別人破壞掉之後,你就無法恢復現場了。而此處說的現場,就是指cpu執行的時候,用到了一些暫存器,比如r0,r1等等,對於返些暫存器的值,如果你不儲存而直接跳轉到子凼數中去執行,那麼很可能就被其破壞了,因為其凼數執行也要用到這些暫存器。

因此,在函式呼叫之前,應該將返些暫存器等現場,暫時保持起來,等呼叫凼數執行完畢迒回後,再恢復現場。返樣cpu就可以正確的繼續執行了。

在計算機中,你常可以看到上下文返個詞,對應的英文是context。

3.2什麼叫做上下文 context

儲存現場,也叫儲存上下文。

上下文,英文叫做context,就是上面的文章,和下面的文章,即與你此刻,當前cpu執行有關係的內容,即那些你用到暫存器。所以,和上面的現場,是乙個意思。

儲存暫存器的值,一般用的是push指令,將對應的某些暫存器的值,乙個個放到堆疊中,把對應的值壓入到堆疊裡面,即所謂的壓棧。然後待被呼叫的子函式執行完畢的時候,再呼叫pop,把堆疊中的乙個個的值,賦值給對應的那些你剛開始壓棧時用到的暫存器,把對應的值從堆疊中彈出去,即所謂的出棧。

其中儲存的暫存器中,也包括lr的值(因為用bl指令迕行跳轉的話,那麼乊前的pc的值是存在lr中的),然後在子程式執行完畢的時候,再把堆疊中的lr的值pop出來,賦值給pc,返樣就實現了子函式的正確的返回。

3.3傳遞引數

c語言進行函式呼叫的時候,常常會傳遞給被呼叫的函式一些引數,對於這些c語言級別的引數,被編譯器翻譯成組合語言的時候,就要找個地方存放一下,並且讓被呼叫的函式能夠訪問,否則就沒發實現傳遞引數了。

對於找個地方放一下,分兩種情況。一種情況是,本身傳遞的引數就很少,就可以通過暫存器傳送引數。因為在前面的儲存現場的動作中,已經儲存好了對應的暫存器的值,那麼此時,返些暫存器就是空閒的,可以供我們使用的了,那就可以放引數,而引數少的情冴下,就足夠存放引數了,比如引數有2個,那麼就用r0和r1存放即可。(關於引數1和引數2,具體哪個放在r0,哪個放在r1,就是和apcs中的"在函式呼叫之間傳遞/返回引數"相關了,apcs中會有詳細的約定。感興趣的自己去研究。)

但是如果引數太多,暫存器不夠用,那麼就得把多餘的引數堆疊中了。

即,可以用堆疊來傳遞所有的,或暫存器放不下的那些多餘的引數。

3.4舉例說明c語言函式呼叫時如何使用堆疊

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