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为何C言语函数调用要仓库,而汇编却不需求?

最近,看了很多关于uboot的分析,其中就有说要为C语言的运行,就要准备好堆栈。而在Uboot的start.S汇编代码中,关于系统初始化,也看到有堆栈指针初始

最近,看了许多关于uboot的剖析,其间就有说要为C言语的运转,就要准备好仓库。而在Uboot的start.S汇编代码中,关于体系初始化,也看到有仓库指针初始化这个动作。可是,历来仅仅看到有人说体系初始化要初始化仓库,即正确给仓库指针sp赋值,可是却历来没有看到有人解说,为何要初始化仓库。

今日,咱们就来企图解说一下,为何要初始化仓库,即:

为何C言语的函数调用要用到仓库,而汇编却不需求初始化仓库?

要理解这个问题,首先要了解仓库的效果。

关于仓库的效果,要具体解说的话,要很长的篇幅,所以此处仅仅做简略介绍。

总的来说,仓库的效果便是:保存现场/上下文,传递参数。

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保存现场/上下文

现场,意思就相当于案发现场,总有一些现场的状况,要记录下来的,不然被他人破坏掉之后,你就无法康复现场了。而此处说的现场,便是指CPU运转的时分,用到了一些寄存器,比方r0,r1等等,关于这些寄存器的值,假如你不保存而直接跳转到子函数中去履行,那么很可能就被其破坏了,由于其函数履行也要用到这些寄存器。

因而,在函数调用之前,应该将这些寄存器等现场,暂时坚持起来,等调用函数履行结束回来后,再康复现场。这样CPU就能够正确的持续履行了。

在计算机中,你常能够看到上下文这个词,对应的英文是context。那么:

1.1.什么叫做上下文context

保存现场,也叫保存上下文。

上下文,英文叫做context,便是上面的文章,和下面的文章,即与你此刻,当时CPU运转有联系的内容,即那些你用到寄存器。所以,和上面的现场,是一个意思。

保存寄存器的值,一般用的是push指令,将对应的某些寄存器的值,一个个放到仓库中,把对应的值压入到仓库里边,即所谓的压栈。

然后待被调用的子函数履行结束的时分,再调用pop,把仓库中的一个个的值,赋值给对应的那些你刚开端压栈时用到的寄存器,把对应的值从仓库中弹出去,即所谓的出栈。

其间保存的寄存器中,也包含lr的值(由于用bl指令进行跳转的话,那么之前的pc的值是存在lr中的),然后在子程序履行结束的时分,再把仓库中的lr的值pop出来,赋值给pc,这样就完成了子函数的正确的回来。

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传递参数

C言语进行函数调用的时分,常常会传递给被调用的函数一些参数,关于这些C言语等级的参数,被编译器翻译成汇编言语的时分,就要找个当地寄存一下,而且让被调用的函数能够拜访,不然就没发完成传递参数了。关于找个当地放一下,分两种状况。

一种状况是,自身传递的参数就很少,就能够经过寄存器传送参数。

由于在前面的保存现场的动作中,现已保存好了对应的寄存器的值,那么此刻,这些寄存器便是闲暇的,能够供咱们运用的了,那就能够放参数,而参数少的状况下,就满足寄存参数了,比方参数有2个,那么就用r0和r1寄存即可。(关于参数1和参数2,具体哪个放在r0,哪个放在r1,便是和APCS中的“在函数调用之间传递/回来参数”相关了,APCS中会有具体的约好。感兴趣的自己去研讨。)

可是假如参数太多,寄存器不够用,那么就得把剩余的参数仓库中了。

即,能够用仓库来传递一切的或寄存器放不下的那些剩余的参数。

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举例剖析C言语函数调用是怎么运用仓库的

关于上面的解说的仓库的效果显得有些笼统,此处再用例子来简略阐明一下,就简单理解了:

用:

1. arm-inux-objdump –d u-boot > dump_u-boot.txt

能够得到dump_u-boot.txt文件。该文件便是中,包含了u-boot中的程序的可履行的汇编代码,其间咱们能够看到C言语的函数的源代码,究竟对应着那些汇编代码。

下面贴出两个函数的汇编代码,

一个是clock_init,

另一个是与clock_init在同一C源文件中的,别的一个函数CopyCode2Ram:

1. 33d0091c :

2. 33d0091c: e92d4070 push {r4, r5, r6, lr}

3. 33d00920: e1a06000 mov r6, r0

4. 33d00924: e1a05001 mov r5, r1

5. 33d00928: e1a04002 mov r4, r2

6. 33d0092c: ebffffef bl 33d008f0

7. … …

8. 33d00984: ebffff14 bl 33d005dc

9. … …

10. 33d009a8: e3a00000 mov r0, #0 ; 0x0

11. 33d009ac: e8bd8070 pop {r4, r5, r6, pc}

12.

13. 33d009b0 :

14. 33d009b0: e3a02313 mov r2, #1275068416 ; 0x4c000000

15. 33d009b4: e3a03005 mov r3, #5 ; 0x5

16. 33d009b8: e5823014 str r3, [r2, #20]

17. … …

18. 33d009f8: e1a0f00e mov pc, lr

(1)clock_init部分的代码

能够看到该函数榜首行:

1. 33d009b0: e3a02313 mov r2, #1275068416 ; 0x4c000000

就没有咱们所希望的push指令,没有去将一些寄存器的值放到仓库中。这是由于,咱们clock_init这部分的内容,所用到的r2,r3等等寄存器,和前面调用clock_init之前所用到的寄存器r0,没有抵触,所以此处能够不必push去保存这类寄存器的值,不过有个寄存器要注意,那便是r14,即lr,其是在前面调用clock_init的时分,用的是bl指令,所以会主动把跳转时分的pc的值赋值给lr,所以也不需求push指令去将PC的值保存到仓库中。

而clock_init的代码的最终一行:

1. 33d009f8: e1a0f00e mov pc, lr

便是咱们常见的mov pc, lr,把lr的值,即之前保存的函数调用时分的PC值,赋值给现在的PC,这样就完成了函数的正确的回来,即回来到了函数调用时分下一个指令的方位。

这样CPU就能够持续履行原先函数内剩余那部分的代码了。

(2)CopyCode2Ram部分的代码

1. 33d0091c: e92d4070 push {r4, r5, r6, lr}

便是咱们所希望的,用push指令,保存了r4,r5,r以及lr。用push去保存r4,r5,r6,那是由于所谓的保存现场,今后后续函数回来时分再康复现场,而用push去保存lr,那是由于此函数里边,还有其他函数调用:

1. 33d0092c: ebffffef bl 33d008f0

2. … …

3. 33d00984: ebffff14 bl 33d005dc

4. … …

也用到了bl指令,会改动咱们最开端进入clock_init时分的lr的值,所以咱们要用push也暂时保存起来。而对应地,CopyCode2Ram的最终一行:

1. 33d009ac: e8bd8070 pop {r4, r5, r6, pc}

便是把之前push的值,给pop出来,还给对应的寄存器,其间最终一个是将开端push的lr的值,pop出来给赋给PC,由于完成了函数的回来。别的,咱们注意到,在CopyCode2Ram的倒数第二行是:

1. 33d009a8: e3a00000 mov r0, #0 ; 0x0

是把0赋值给r0寄存器,这个便是咱们所谓回来值的传递,是经过r0寄存器的。

此处的回来值是0,也对应着C言语的源码中的“return 0”.

关于运用哪个寄存器来传递回来值:

当然你也能够用其他暂时闲暇没有用到的寄存器来传递回来值,可是这些处理方法,自身是依据ARM的APCS的寄存器的运用的约好而规划的,你最好不要随意改动运用方法,最好仍是依照其约好的来处理,这样程序愈加契合标准。

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