AAPCS關(guān)于ARM寄存器的定義

對(duì)于32位及其以下的ARM處理器來說，函數(shù)調(diào)用規(guī)則如下：

1. 父函數(shù)與子函數(shù)的入口參數(shù)以此通過 R0~R3 這4個(gè)寄存器傳遞。 父函數(shù)在調(diào)用子函數(shù)前先將子函數(shù)入口參數(shù)存入 R0~R3 寄存器中，若只有一個(gè)入口參數(shù)則使用 R0 寄存器傳遞，若有2個(gè)入口參數(shù)則使用 R0 和 R1 寄存器傳遞，以此類推。。當(dāng)超過4個(gè)參數(shù)時(shí)，其余的入口參數(shù)則以此壓入當(dāng)前棧通過棧傳遞。子函數(shù)運(yùn)行時(shí)，其將根據(jù)自身參數(shù)個(gè)數(shù)從 R0~R3 或者棧中讀取入口參數(shù)
2. 子函數(shù)通過 R0 寄存器將函數(shù)返回值傳遞給父函數(shù)。子函數(shù)返回時(shí)，將返回值存入 R0寄存器，當(dāng)返回到父函數(shù)時(shí)，父函數(shù)讀取 R0 寄存器就可以獲得子函數(shù)的返回值。
3. AAPCS規(guī)定，發(fā)生函數(shù)調(diào)用前由父函數(shù)備份 R0~R3 寄存器中有用的數(shù)據(jù)，若沒有有用的數(shù)據(jù)則可以不處理，然后才能調(diào)用子函數(shù)，以防止父函數(shù)保存在 R0~R3 寄存器中有用的數(shù)據(jù)在子函數(shù)使用這些寄存器時(shí)被破壞。因此，無論父函數(shù)是否通過 R0~R3 寄存器向子函數(shù)傳遞入口參數(shù)，子函數(shù)都可以直接使用 R0~R3 寄存器，無需考慮改寫 R0~R3 寄存器會(huì)破壞父函數(shù)存儲(chǔ)在它們中的數(shù)值，子函數(shù)返回時(shí)也無需恢復(fù) R0~R3 寄存器中的數(shù)值。
4. R4~R11 寄存器為普通的通用寄存器。AAPCS規(guī)定，發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，父函數(shù)無需對(duì)這些寄存器進(jìn)行備份處理，若子函數(shù)需要使用這些寄存器，則由子函數(shù)負(fù)責(zé)備份（需要使用哪個(gè)就備份哪個(gè)），以防止破壞父函數(shù)保存在 R4~R11 寄存器中的數(shù)據(jù)。子函數(shù)返回父函數(shù)前需先恢復(fù) R4~R11 寄存器中的數(shù)值（使用了哪個(gè)就恢復(fù)哪個(gè)），恢復(fù)到父函數(shù)調(diào)用子函數(shù)這一時(shí)刻的數(shù)值，然后再返回到父函數(shù)。
5. R12 寄存器在某些版本的編譯下另有他用，在函數(shù)調(diào)用時(shí)需要備份，它的用法等同于 R0~R3 寄存器。
6. R13 寄存器時(shí)棧寄存器（SP），用來保護(hù)棧的當(dāng)前指針，函數(shù)存儲(chǔ)在棧中的數(shù)據(jù)就是通過這個(gè)寄存器來尋址的。函數(shù)返回時(shí)需要保證 SP 指向 調(diào)用 該函數(shù)時(shí)的棧地址。
7. R14 寄存器時(shí)鏈接寄存器（LR），用來保存函數(shù)的返回地址。父函數(shù)調(diào)用子函數(shù)時(shí)，父函數(shù)會(huì)將調(diào)用子函數(shù)指令的下一條指令地址存入到 LR 寄存器中，當(dāng)子函數(shù)返回時(shí)只需要跳轉(zhuǎn)到 LR 寄存器里的地址就會(huì)返回父函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。父函數(shù)調(diào)用子函數(shù)將子函數(shù)返回地址存入 LR 寄存器前， LR 寄存器中保存的可能是父函數(shù)返回其上一級(jí)函數(shù)的地址或其他有用的數(shù)據(jù)，因此需要先備份 LR 寄存器然后才能調(diào)用子函數(shù)。
8. R15 寄存器時(shí)程序寄存器（PC）,正在執(zhí)行的指令地址就存儲(chǔ)在 PC 寄存器中，更改 PC 寄存器的數(shù)值就會(huì)執(zhí)行這個(gè)數(shù)值所對(duì)應(yīng)的地址中的指令。

寄存器

ARM內(nèi)核有 18 個(gè)寄存器，包括 R0~R12，2個(gè)R13，R14，R15和 XPSR 寄存器。
其中 R13 寄存器又叫 SP 寄存器， R14 寄存器又叫 LR 寄存器， R15 寄存器也叫 PC 寄存器。

R0~R12 通用寄存器

這些通用寄存器用來臨時(shí)存放數(shù)據(jù)，供處理器運(yùn)行程序時(shí)使用。

其中某些寄存器在程序調(diào)用時(shí)還會(huì)有其他專用功能，
比如說 R0~R3 寄存器在程序調(diào)用時(shí)可以用來傳遞函數(shù)參數(shù)和返回值，R12 寄存器在某些情況下可以保存子程序調(diào)用的中間值。

R13-SP(Stack Pointer) 棧寄存器

在ARM內(nèi)核中有 2個(gè) SP，分別是 MSP 和 PSP，根據(jù)模式不同使用的 SP 寄存器不同，不能同時(shí)存在。

R14-LR(Link Register) 鏈接寄存器

用來保存跳轉(zhuǎn)后返回的地址。
當(dāng)發(fā)生函數(shù)調(diào)用時(shí)，LR 寄存器中保存著函數(shù)返回后需要執(zhí)行的指令地址。

R15-PC(Program Counter) 程序計(jì)數(shù)器

存放的是當(dāng)前所執(zhí)行指令所在的地址。
當(dāng)在C語言中調(diào)用函數(shù)或者產(chǎn)生跳轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)際上就是通過改變PC寄存器的值實(shí)現(xiàn)的。

指令

數(shù)據(jù)計(jì)算指令： ADD ADR SUB
數(shù)據(jù)搬移指令： MOV LDR LDM STM PUSH POP
狀態(tài)寄存器操作指令： MRS MSR
邏輯計(jì)算指令： AND
跳轉(zhuǎn)指令： BX CBZ
軟中斷指令： SVC

ADD 加法指令

SUB 減法指令

MOV 數(shù)據(jù)搬移指令（復(fù)制）

LDR 將內(nèi)存數(shù)據(jù)加載到寄存器

指令格式有兩種：
LDR 目的寄存器，=常量
LDR 目的寄存器，[源寄存器]

第一種格式，是將常量值存入目的寄存器
第二種格式，是將源寄存器中的數(shù)據(jù)指向的內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)存入目的寄存器

例：

LDR R0，=globalVariate ;globalVariate表示全局變量，變量名對(duì)應(yīng)它的地址
LDR R3，[R0]

對(duì)應(yīng) C語言：

R0 = &globalVariate
R3 = *R0

LDM （LDR增強(qiáng)版，將多個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)存入到一組寄存器中）

根據(jù)對(duì)棧指針不同的操作方式可以有4中劃分：
滿棧（Full）：棧指針指向棧頂最后一個(gè)入棧的位置，此時(shí)棧指針指向的?？臻g是滿的。
空棧（Empty）：棧指針指向棧頂將要入棧的位置，此時(shí)棧指針指向的?？臻g是沒用過的，是空的。
遞減棧（Descending）：向棧內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)棧指針向著內(nèi)存地址減少的方向移動(dòng)。
遞增棧（Ascending）：向棧內(nèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)棧指針向著內(nèi)存地址增加的方向移動(dòng)。
綜合棧的空滿和增減特性，棧可分為FD ED FA EA 這4種類型。

匯編指令提供了4種對(duì)棧的操作方式，分別是DB(Decrement Before)、DA(Decrement After)、IB(Increment Before)和IA(Increment After)。

• DB意為棧指針先減少再操作
• DA意為棧指針先操作再減少
• IB意為棧指針先增加再操作
• IA意為棧指針先操作再增加
  這4種操作方式都可以與 LDM 指令組合，形成 LDMDB、LDMDA、LDMIB和LDMIA 指令

LDM經(jīng)常在棧操作中使用，有2中指令格式，以LDMIA為例：
LDMIA 源寄存器，{一組目的寄存器} ;目的寄存器之間可以用 ','分開，也可以用'-'表示一個(gè)范圍的寄存器
LDMIA 源寄存器!，{一組目的寄存器}

第一種指令格式，從源寄存器指定的站地址開始，將棧中的一組數(shù)據(jù)存入到目的寄存器組中；
第二種指令格式，除了完成第一種指令格式功能外，還將源寄存器操作后指向的棧地址保存到源寄存器中。

例：
LDMIA R14,{R0-R3,R12}
LDMIA R1!,{R4-R7}

對(duì)應(yīng) C語言：

/* No.1 */
R0 = *R14
R1 = *(R14 + 4)  //32位，4字節(jié)
R2 = *(R14 + 8)  //32位，4字節(jié)
R3 = *(R14 + 12)  //32位，4字節(jié)
R12 = *(R14 + 16)  //32位，4字節(jié)
//操作完成，R14寄存器的數(shù)值仍不變

/* No.2 */
R4 = *R1
R5 = *(R1 + 4)  //32位，4字節(jié)
R6 = *(R1 + 8)  //32位，4字節(jié)
R7 = *(R1 + 12)  //32位，4字節(jié)
R1 = R1 + 16  //32位，4字節(jié)
//操作完成，將R1寄存器的數(shù)值更新為當(dāng)前指向的棧地址

STM （將一組寄存器中的數(shù)據(jù)存入到棧中）

STM功能正好和LDM功能相反，同樣，STM也有4種操作方式：STMDB、STMDA、STMIB和STMIA，分別與LDM對(duì)應(yīng)
指令格式：
STMIA 目的寄存器，{一組源寄存器}
STMIA 目的寄存器!，{一組源寄存器}

例：
STMIA R13,{R0}

PUSH 壓棧指令

指令格式：
PUSH {一組寄存器}

PUSH指令其實(shí)就是如下指令的簡(jiǎn)寫：
STMDB SP!,{一組寄存器} ;先減少后操作

POP 出棧指令

POP指令可以將數(shù)據(jù)從棧中彈出到寄存器中
指令格式：
POP {一組寄存器}

PUSH指令其實(shí)就是如下指令的簡(jiǎn)寫：
LDMIA SP!,{一組寄存器} ;先操作后增加

MRS

將 XPSR寄存器中的數(shù)據(jù)保存到通用寄存器中，格式為：
MRS 寄存器，XPSR

MSR

將通用寄存器中的數(shù)據(jù)保存到 XPSR寄存器，格式為：
MSR XPSR,寄存器

AND 與

將源寄存器中的數(shù)據(jù)和目的寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行與操作，并將結(jié)果存入到目的寄存器中
指令格式：
AND 目的寄存器，源寄存器

BX 跳轉(zhuǎn)

BX指令除了可以跳轉(zhuǎn)到目的寄存器指向的地址外，還可以改變處理器運(yùn)行的指令集
指令格式：
BX 寄存器

CBZ

CBZ指令判斷 R0 寄存器中的數(shù)值是否為0，如果是0，則跳轉(zhuǎn)到 __BACKUP_REG地址，其中__BACKUP_REG是一個(gè)地址常數(shù)
指令格式：
CBZ R0,__BACKUP_REG
即：

if(0 == R0) {
    goto __BACKUP_REG
}

SVC 軟中斷指令

指令格式：
SVC 立即數(shù)

例：
SVC #0

這條指令將產(chǎn)生一次軟中斷，并將立即數(shù)0存入指令中，這個(gè)立即數(shù)可以作為軟中斷號(hào)使用，軟中斷服務(wù)程序可以通過這個(gè)立即數(shù)區(qū)分不同的軟中斷服務(wù)。

匯編代碼示例

父函數(shù)向子函數(shù)傳6個(gè)參數(shù)，子函數(shù)將其參數(shù)之和返回,父函數(shù)將返回值 +7后的值，當(dāng)做自己的返回值返回。

TestFunc1

TestFunc1

    ;需使用R4,R5寄存器，為避免破壞R4,R5寄存器中的數(shù)據(jù)，將其壓棧
    PUSH {R4 - R5}
    LDR R0, =1     ;相當(dāng)于 R0 = 1
    LDR R1, =2
    LDR R2, =3     ;R0~R3寄存器作為接口寄存器，可直接使用
    LDR R3, =4
    LDR R4, =5
    LDR R5, =6
    ;R4，R5寄存器壓棧，是因?yàn)樗鼈兪亲鳛榈?,6個(gè)入口參數(shù)，需要棧傳遞
    ;R14（LR）寄存器壓棧，是因?yàn)門estFunc2的返回地址將被存入LR寄存器，防止 LR 寄存器中現(xiàn)有數(shù)據(jù)破壞
    PUSH {R4 - R5, R14}
    BL TestFunct2      ;跳轉(zhuǎn)到 TestFunc2函數(shù)
    ADD R0, #7      ;TestFunc2函數(shù)的返回值保存在R0寄存器，將其 +7
    ;恢復(fù)進(jìn)入TestFunt1函數(shù)現(xiàn)場(chǎng)
    ;將 SP指針向棧頂方向移動(dòng) 8個(gè)字節(jié)，跳過原來存入棧中的2個(gè)入口參數(shù)
    ;此時(shí) SP指針指向的棧中存放的是調(diào)用TestFunc2函數(shù)前存入的 LR寄存器
    ADD SP, #8
    POP {R14}      ;彈出 LR寄存器，將其恢復(fù)到進(jìn)入 TestFunc1函數(shù)前的數(shù)值
    POP {R4 - R5}  ;彈出 R4，R5寄存器，將其恢復(fù)到進(jìn)入 TestFunc1函數(shù)前的數(shù)值
    BX R14     ;函數(shù)執(zhí)行完畢，此時(shí) R14保存的是TestFunc1函數(shù)的返回地址

TestFunc2

TestFunc2

    ADD R0, R1
    ADD R0, R2
    ADD R0, R3
    POP {R1, R2}  ;從棧中取出第5,6參數(shù)，將其值賦給R1,R2寄存器
    ADD R0, R1
    ADD R0, R2
    SUB SP, #8   ;POP時(shí)移動(dòng)棧指針，現(xiàn)在恢復(fù)到進(jìn)入此函數(shù)之前棧指針指向
    BX R14

C語言原型

char TestFunc1() {
    return TestFunc2(1, 2, 3, 4, 5, 6) + 7;
}

char TestFunc2(char p1, char p2, char p3, char p4, char p5, char p6) {
    return p1 + p2 + p3 + p4 + p5 + p6;
}

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