Question

我知道我需要在函数调用开始时推送链接寄存器，并在返回之前将该值弹出到Program Couter，以便执行可以从函数调用之前的位置开始执行。

我不明白为什么大多数人通过在push / pop中添加额外的寄存器来实现这一点。例如：

push {ip, lr}
...
pop {ip, pc}

例如，这是ARM中的Hello World，由official ARM blog提供：

.syntax unified

    @ --------------------------------
    .global main
main:
    @ Stack the return address (lr) in addition to a dummy register (ip) to
    @ keep the stack 8-byte aligned.
    push    {ip, lr}

    @ Load the argument and perform the call. This is like 'printf("...")' in C.
    ldr     r0, =message
    bl      printf

    @ Exit from 'main'. This is like 'return 0' in C.
    mov     r0, #0      @ Return 0.
    @ Pop the dummy ip to reverse our alignment fix, and pop the original lr
    @ value directly into pc — the Program Counter — to return.
    pop     {ip, pc}

    @ --------------------------------
    @ Data for the printf calls. The GNU assembler's ".asciz" directive
    @ automatically adds a NULL character termination.
message:
    .asciz  "Hello, world.\n"

问题1 ：他们称之为“虚拟注册”的原因是什么？为什么不简单地推{lr}和pop {pc}？他们说这是保持堆栈8字节对齐，但不是堆栈4字节对齐？

问题2 ：什么寄存器是“ip”（即r7或什么？）

Answer 1

8字节对齐是符合AAPCS的对象之间互操作性的要求。

ARM有关于此主题的咨询说明：

ABI for the ARM® Architecture Advisory Note – SP must be 8-byte aligned on entry to AAPCS-conforming functions

文章提到使用8字节对齐的两个原因

对齐错误或UNPREDICTABLE行为。（硬件/体系结构相关原因 - LDRD / STRD可能导致对齐错误或在ARMv7以外的体系结构上显示UNPREDICTABLE行为）
申请失败。（编译器 - 运行时假设差异，他们以va_start和va_arg为例）

当然这都是关于公共接口的，如果你创建一个没有额外链接的静态可执行文件，你可以将堆栈对齐为4个字节。

Answer 2

他们称之为“虚拟注册”的原因是什么？为什么不简单地推{lr}和pop {pc}？他们说这是保持堆栈8字节对齐，但不是堆栈4字节对齐？

~~堆栈只需要4字节对齐;但~~如果数据总线是64位宽（就像在许多现代ARM上一样），将它保持在8字节对齐更有效。然后，例如，如果您调用需要的函数来堆叠两个寄存器，那么可以在一次64位写入而不是两次32位写入中完成。

更新：显然，这不仅仅是为了提高效率;正如评论中所述，这是官方程序调用标准的要求。

如果您的目标是较旧的32位ARM，那么额外的堆叠寄存器可能会略微降低性能。

什么寄存器是“ip”（即r7或什么？）

r12。例如，请参阅过程调用标准使用的完整寄存器别名集here。

Answer 3

因为您希望在执行功能后存储和恢复它们。在函数entrence上，它保存ip和lr寄存器（名为prolog）。完成该功能后，它会分配两个（epilog）：

pc <- lr

ip <- old_ip

修改

寄存器r12也称为IP，用作过程内调用暂存寄存器，请参阅also。

惯例是被调用者函数可以更改ip,r0-r3，因此您必须根据calling convention
恢复它们的相关性
<强> EDIT2： Why we might want the stack to be 8 aligned on ARM

如果堆栈不是八字节对齐，则可能使用LDRD和STRD（load and store doubleword）导致对齐故障，具体取决于目标和配置使用

注意that we have the same issue on X86和Mac OS we have 16 bytes alignment

ARM：为什么我需要在函数调用时推送/弹出两个寄存器？

3 个答案: