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arm堆棧操作 arm堆棧的組織結(jié)構(gòu)是 滿棧降 的形式，滿棧即sp是要停留在最后一個(gè)進(jìn)棧元素，降：就是堆棧的增長(zhǎng)方向是從高地址向低地址發(fā)展。 arm對(duì)于堆棧的操作一般采用 LDMFD（pop）和STMFD （push) 兩個(gè)命令。 以前困惑的就是STMFD 命令 對(duì)于操作數(shù) 是按照什么順序壓棧的 比如：STMFD sp！{R0-R5，LR} 進(jìn)棧順序是： 高地址（1方式） LR R5 R4 ``````` R0 <-sp 低地址 還是： 高地址（2方式） R0 R1 ``` R5 LR <-sp 低地址 現(xiàn)在通過下表，可以輕松的解決這個(gè)問題：
按照?qǐng)D表，可知 STMFD對(duì)應(yīng)的是STMDB，根據(jù)arm指令手冊(cè)，可知STMDB入棧順序是（1方式） 而LDMFD對(duì)應(yīng)的是LDMIA，這樣這兩個(gè)操作就可以成功配對(duì)： 以下是我在學(xué)習(xí)ARM指令中記錄的關(guān)于堆棧方面的知識(shí)1、寄存器 R13 在 ARM 指令中常用作堆棧指針 2、對(duì)于 R13 寄存器來(lái)說，它對(duì)應(yīng)6個(gè)不同的物理寄存器，其中的一個(gè)是用戶模式與系統(tǒng)模式共用，另外5個(gè)物理寄存器對(duì)應(yīng)于其他5種不同的運(yùn)行模式。采用以下的記號(hào)來(lái)區(qū)分不同的物理寄存器： R13_ 3、寄存器R13在ARM指令中常用作堆棧指針，但這只是一種習(xí)慣用法，用戶也可使用其他的寄存器作為堆棧指針。而在Thumb指令集中，某些指令強(qiáng)制性的要求使用R13作為堆棧指針。由于處理器的每種運(yùn)行模式均有自己獨(dú)立的物理寄存器R13，在用戶應(yīng)用程序的初始化部分，一般都要初始化每種模式下的R13，使其指向該運(yùn)行模式的棧空間，這樣，當(dāng)程序的運(yùn)行進(jìn)入異常模式時(shí)，可以將需要保護(hù)的寄存器放入R13所指向的堆棧，而當(dāng)程序從異常模式返回時(shí)，則從對(duì)應(yīng)的堆棧中恢復(fù)，采用這種方式可以保證異常發(fā)生后程序的正常執(zhí)行。 4、有四種類型的堆棧： 堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按先進(jìn)后出（First In Last Out，F(xiàn)ILO）的方式工作，使用一個(gè)稱作堆棧指針的專用寄存器指示當(dāng)前的操作位置，堆棧指針總是指向棧頂。 當(dāng)堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)時(shí)，稱為滿堆棧（Full Stack），而當(dāng)堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置時(shí)，稱為空堆棧（Empty Stack）。 同時(shí)，根據(jù)堆棧的生成方式，又可以分為遞增堆棧（Ascending Stack）和遞減堆棧（DecendingStack），當(dāng)堆棧由低地址向高地址生成時(shí)，稱為遞增堆棧，當(dāng)堆棧由高地址向低地址生成時(shí)，稱為遞減堆棧。這樣就有四種類型的堆棧工作方式，ARM 微處理器支持這四種類型的堆棧工作方式，即： ◎ Full descending 滿遞減堆棧堆棧首部是高地址，堆棧向低地址增長(zhǎng)。棧指針總是指向堆棧最后一個(gè)元素（最后一個(gè)元素是最后壓入的數(shù)據(jù)）。 ARM-Thumb過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)和ARM、Thumb C/C++ 編譯器總是使用Full descending 類型堆棧。<這是什么原因呢？> 例子◎ Full ascending 滿遞增堆棧堆棧首部是低地址，堆棧向高地址增長(zhǎng)。棧指針總是指向堆棧最后一個(gè)元素（最后一個(gè)元素是最后壓入的數(shù)據(jù)）。 ◎ Empty descending 空遞減堆棧堆棧首部是低（這里是不是錯(cuò)了，應(yīng)該是高地址吧）地址，堆棧向高地址增長(zhǎng)。棧指針總是指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置。 ◎ Empty ascending 空遞增堆棧堆棧首部是高地址，堆棧向低地址增長(zhǎng)。棧指針總是指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置。 5、操作堆棧的匯編指令堆棧類型 入棧指令 出棧指令 Full descending STMFD (STMDB) LDMFD (LDMIA) Full ascending STMFA (STMIB) LDMFA (LDMDA) Empty descending STMED (STMDA) LDMED (LDMIB) Empty ascending STMEA (STMIA) LDMEA (LDMDB) 例子： STMFD r13!, {r0-r5} ; Push onto a Full Descending Stack LDMFD r13!, {r0-r5} ; Pop from a Full Descending Stack. 1） 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，不影響PC，嵌匯編的時(shí)候?qū)χ暗拇鎱?shù)的寄存器R0~R12保存 STMFD r13!, {r0-r7,LR} LDMFD r13!, {r0-r7,PC} 2) ARM匯編中l(wèi)r(r14）寄存器的作用 lr(r14）的作用問題，這個(gè)lr一般來(lái)說有兩個(gè)作用： 1.當(dāng)使用bl或者blx跳轉(zhuǎn)到子過程的時(shí)候，r14保存了返回地址，可以在調(diào)用過程結(jié)尾恢復(fù)。 2.異常中斷發(fā)生時(shí)，這個(gè)異常模式特定的物理R14被設(shè)置成該異常模式將要返回的地址。 另外注意pc，在調(diào)試的時(shí)候顯示的是當(dāng)前指令地址，而用mov lr,pc的時(shí)候lr保存的是此指令向后數(shù)兩條指令的地址，大家可以試一下用mov pc,pc，結(jié)果得到的是跳轉(zhuǎn)兩條指令，這個(gè)原因是由于arm的流水線造成的，預(yù)取兩條指令的結(jié)果. 3.我們看到的LR值是上一個(gè)子程序調(diào)用保存的子程序返回地址，這個(gè)LR是要賦給PC的。 嵌入式匯編要手動(dòng)保存返回地址，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。 PC記錄當(dāng)前運(yùn)行的地址。下一條回自己+4 進(jìn)入子程序，LR才自動(dòng)更新為返回地址值，PC為程序運(yùn)行地址 ARM匯編嵌套子程序幾個(gè)星期前閱讀了（加）Carl Hamacher、 Zvonko Vranesic、 Safwat Zaky編寫的《計(jì)算機(jī)組成》第五版中的ARM子程序調(diào)用的一些知識(shí)，啟發(fā)很大，順便將它整理了一下并加入了自己的理解。 子程序 1 通過寄存器傳遞參數(shù) BL指令通常用于調(diào)用一個(gè)子程序。它和B指令的區(qū)別在于它將返回地址裝載到R14中。由于子程序可能是嵌套的，因此LR的內(nèi)容必須保存在子程序所使用的堆棧中。 下面的例子使用寄存器傳遞參數(shù)。調(diào)用者通過寄存器R1和R2分別將數(shù)組的大小和數(shù)組的首地址傳遞給子程序；子程序利用寄存器R0將和傳遞給調(diào)用者。該子程序使用了寄存器R3，必須將它和LR推入堆棧。 調(diào)用程序 LDR R1, N LDR R2, POINTER BL LISTADD STR R0, SUM … 子程序 LISTADD STMFD R13!, {R3, R14} MOV R0, #0 LOOP LDR R3, [R2], #4 ADD R0, R0, R3 SUBS R1, R1, #1 BGT LOOP LDMFD R13!, {R3, R15} 注：這里并沒有遵守APCS（ARM過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)），一般由調(diào)用者負(fù)責(zé)保存R0~R3，被調(diào)用者負(fù)責(zé)保存其他的寄存器以使調(diào)用返回后程序的狀態(tài)不被破壞。 2 通過堆棧傳遞參數(shù) 調(diào)用程序 LDR R0, POINTER STR R0, [R13, #-4]! ;將數(shù)組首地址推入堆棧 LDR R0, N STR R0, [R13, #-4]! ;將元素個(gè)數(shù)N推入堆棧 BL LISTADD LDR R0, [R13, #4] ;將元素和裝載到寄存器R0中 STR R0, SUM ADD R13, R13, #8 ;恢復(fù)堆棧 … 子程序 LISTADD STMFD R13!, {R0-R3, R14} LDR R1, [R13, #20] LDR R2, [R13, #24] MOV R0, #0 LOOP LDR R3, [R2], #4 ADD R0, R0, R3 SUBS R1, R1, #1 BGT LOOP STR R0, [R13,#24] ;把和推入堆棧的最深處 LDMFD R13!, {R0-R3, R15}
3 嵌套子程序 當(dāng)子程序嵌套時(shí)，堆棧是用于處理返回地址的最合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)調(diào)用子程序時(shí)在堆棧上建立了完整的堆棧結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)前子程序的堆棧幀指針?biāo)赶虻目臻g中存儲(chǔ)的是調(diào)用當(dāng)前子程序的子程序的堆棧幀指針。調(diào)用者將子程序所需要的參數(shù)按照順序推入堆棧。子程序首先保存工作寄存器、調(diào)用者的堆棧幀指針以及返回地址，然后它計(jì)算自己的堆棧幀指針的值（ADD FP, SP, #16），并利用這個(gè)堆棧幀指針從堆棧幀中獲取調(diào)用者傳遞給它的參數(shù)。在子程序完成它的任務(wù)之后，它也將返回值保存在堆棧中，此例保存在參數(shù)所在的內(nèi)存單元。調(diào)用者和被調(diào)用者必須約定好參數(shù)的傳遞順序和返回值保存位置。如果返回值比較多的話，調(diào)用者要為返回值預(yù)先在堆棧中保留合適的空間。 調(diào)用程序 2000 LDR R0, PARAM2 STR R0, [SP, #-4]! ;將參數(shù)推入堆棧 LDR R0, PARAM1 STR R0, [SP, #-4]! BL SUB1 2020 LDR R0, [SP] ;保存SUB1的結(jié)果 STR R0, RESULT ADD SP, SP, #8 ;恢復(fù)堆棧 … 子程序 2100 SUB1 STMFD SP!, {R0-R3, FP,LR} ADD FP, SP, #16 ;計(jì)算幀指針 LDR R0, [FP, #8] ;載入?yún)?shù)1 LDR R1, [FP, #12] ;載入?yún)?shù)2 … LDR R2, PARAM3 ;載入?yún)?shù)3 STR R2, [SP, #-4]! ;將參數(shù)3推入堆棧 BL SUB2 2164 LDR R2, [SP], #4 ;將SUB2的結(jié)果彈出并存儲(chǔ)在R2中，并遞增SP … STR R3, [FP, #8] ;將結(jié)果推入堆棧 LDMFD SP!, {R0-R3, FP, PC} ;恢復(fù)寄存器并返回 3000 SUB2 STMFD SP!, {R0, R1, FP, LR} ADD FP, SP, #8 ;載入結(jié)構(gòu)指針 LDR R0, [FP, #8] ;載入?yún)?shù) … STR R1, [FP, #8] ;將結(jié)果推入堆棧 LDMFD SP!, {R0, R1, FP, PC}
3 子程序編譯后都放在哪 嵌匯編子程序：會(huì)在編譯后統(tǒng)一放到一個(gè)地方 系統(tǒng)調(diào)用__main()庫(kù)函數(shù)， 后再進(jìn)入main.c前的初始化C下面的堆棧命令前（這個(gè)堆棧是用來(lái)放置C里參數(shù)的） 嵌匯編子程序：按定義順序放在堆棧前，而C語(yǔ)言子程序，放在初始化堆棧堆棧命令后。 |
