嵌入式Linux ARM汇编(五)——ARM体系结构过程调用标准
2019-07-13 08:22 发布
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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
R0
a1
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。
R1
a2
R2
a3
R3
a4
R4
v1
通用变量寄存器
R5
v2
R6
v3
R7
v4
R8
v5
R9
v6或 S B 或TR
平台寄存器,不同的平台对该寄存器的定义不同
R10
v7
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
R11
v8
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:
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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