ARM: регистр ссылок и указатель кадра

Ответ 1

Некоторые соглашения о вызовах регистров зависят от ABI (двоичный интерфейс приложения). FP требуется в стандарте APCS, а не в более новой AAPCS (2003). Для AAPCS (GCC 5. 0+) FP не нужно использовать, но, безусловно, можно; информация об отладке аннотируется с помощью указателя стека и фрейма для отслеживания стека и разматывания кода с помощью AAPCS. Если функция - static, компилятору действительно не нужно придерживаться каких-либо соглашений.

Как правило, все регистры ARM общего назначения. lr (регистр связи, также R14) и pc (программный счетчик также R15) являются специальными и закреплены в наборе команд. Вы правы, что lr будет указывать на A. pc и lr связаны между собой. Один "где ты", а другой "где ты был". Они являются кодом аспекта функции.

Как правило, у нас есть sp (указатель стека, R13) и fp (указатель кадра, R11). Эти два также связаны. Этот Макет Microsoft хорошо описывает вещи. Стек используется для хранения временных данных или локальных данных в вашей функции. Любые переменные в foo() и bar() хранятся здесь, в стеке или в доступных регистрах. fp отслеживает переменные от функции к функции. Это окно кадра или изображения в стеке для этой функции. ABI определяет макет этого кадра. Обычно lr и другие регистры сохраняются здесь за кулисами компилятором, а также предыдущим значением fp. Это создает связанный список стековых фреймов, и если вы хотите, вы можете проследить его до main(). Корнем является fp, который указывает на один кадр стека (например, struct) с одной переменной в struct, являющейся предыдущей fp. Вы можете идти по списку до финального fp, который обычно NULL.

Таким образом, sp находится там, где находится стек, а fp - там, где был стек, во многом как pc и lr. Каждый старый lr (регистр связи) сохраняется в старом fp (указатель кадра). sp и fp являются аспектом данных функций.

Ваша точка B является активными pc и sp. Точка A на самом деле является fp и lr; если вы не вызовете еще одну функцию, а затем компилятор может подготовиться к настройке fp для указания на данные в B.

Ниже приведен пример сборщика ARM, который может продемонстрировать, как все это работает. Это будет отличаться в зависимости от того, как компилятор оптимизирует, но это должно дать представление,

; Prologue - setup
mov     ip, sp                 ; get a copy of sp.
stmdb   sp!, {fp, ip, lr, pc}  ; Save the frame on the stack. See Addendum
sub     fp, ip, #4             ; Set the new frame pointer.
    ...
; Maybe other functions called here.

; Older caller return lr stored in stack frame.
bl      baz
    ...
; Epilogue - return
ldm     sp, {fp, sp, lr}       ; restore stack, frame pointer and old link.
    ...                        ; maybe more stuff here.
bx      lr                     ; return.