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嵌入式Linux ARM汇编（五）——ARM体系结构过程调用标准

2019-07-13 03:30发布

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嵌入式Linux ARM汇编（五）——ARM体系结构过程调用标准

一、AAPCS简介

    AAPCS --Procedure Call Standard for the ARM Architecture，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自 C、 Pascal、也可以是用汇编语言写成的。APCS 定义了:A、对寄存器使用的限制。B、使用栈的惯例。C、在函数调用之间传递/返回参数。D、可以被‘回溯’的基于栈的结构的格式，用来提供从失败点到程序入口的函数(和给予的参数)的列表。APCS 不是单一的给定标准，而是一系列类似但在特定条件下有所区别的标准。如果要写用来与编译后的C 连接的汇编代码，则必须使用 APCS。基本过程调用标准可以确保分别编译或汇编的子程序能够协同工作。

二、AAPCS的标准规范

    AAPCS不是一个强制的标准，只是一个对于ARM编程的推荐标准。以下从编程的基本数据类型、寄存器的使用规范、内存的分配、子函数的调用、函数的参数传递等方面解读。

1、基本数据类型

类型机器类型所占字节数字符型无符号字节（Unsigned byte)1有符号字节(Signed byte)1整数型无符号半(Unsigned half-word)2有符号半字(Signed half-word)2无符号字(Unsigned word)4有符号字(Signed word)4无符号双字(Unsigned double-word)8有符号双字(Signed double-word)8浮点型单精度浮点(Single precision)4双精度浮点(Double precision)8指针型数据指针(Data pointer)4代码指针(Code pointer)4

2、寄存器的使用规范

寄存器的特定角 {MOD}
寄存器编号可选寄存器名特殊寄存器名寄存器用法R0a1
函数调用时的参数寄存器，用来存放前4个函数参数并存放返回值。在函数内如果将这些寄存器用作其他用途，将破坏其值。R1a2
R2a3
R3a4
R4v1
通用变量寄存器R5v2
R6v3
R7v4
R8v5
R9
v6或SB或TR平台寄存器，不同的平台对该寄存器的定义不同R10v7
通用变量寄存器。在使用堆栈边界检测的情况下，r10保存堆栈边界地址R11v8
通用变量寄存器R12
IP临时过渡寄存器，函数调用时会破坏其值R13
SP堆栈指针R14
LR链接寄存器R15
PC程序计数器寄存器r0~r3：子程序之间通过r0~r3来传递参数，当参数个数多于4个时，使用堆栈来传递参数。此时r0~r3可记作A1~A4。寄存器r4~r11：在子程序中使用r4~r11保存局部变量。因此当进行子程序调用时要注意对这些寄存器的保存和恢复。此时r4~r11可记作V1~V8。寄存器r12：用于保存堆栈指针SP，当子程序返回时使用该寄存器出栈，记作IP。寄存器r13：堆栈指针，记作SP。寄存器r14：链接寄存器，记作LR。用于保存子程序的返回地址。寄存器r15：程序计数器，记作PC。程序状态寄存器CPSR：wKioL1dRXIfBZJxnAAGZm_7OQDw974.png

3、进程、内存和栈

程序执行过程中，将内存划分为以下5种类型：A、代码段B、只读数据段C、可读写数据段D、栈(stack)E、堆(heap)堆栈采用满递减类型(FD, Full Descending)，即堆栈通过减小存储器地址而向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。

4、子程序调用标准

子函数的调用使用BL指令，根据返回结果的数据类型大小选择的寄存器如下：A、小于4字节的基本数据类型进行符号扩展成32位，结果保存在r0返回B、4字节大小的基本数据类型（如int）直接通过r0返回C、双字大小的数据类型（如long long、double）通过r0和r1返回，其中r0包含返回结果的低32位D、不大于4字节的复合数据类型，结果保存在r0中返回（格式按使用LDR指令按字边界对齐从内存中读取）E、大于4字节的复合数据类型，将结果的内存地址通过r0返回

5、参数传递

A、固定个数自变量的函数前面的整形参数按顺序分配给r0~r3，其余参数按顺序分配给堆栈B、可变个数自变量的函数参数值使用a1~a4（R0--R3）传递
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