Question

当我了解MIPS处理器时，我的脑海里一直认为$ 0寄存器的读取总是返回0，并且写入$ 0总是被丢弃。来自MIPS程序员手册：

2.13.4.1 CPU通用寄存器 [...] r0硬连接到值零，可以用作任何指令的目标寄存器结果将被丢弃。当零为零时，r0也可以用作源价值是必要的。

由此可见，or $0,$r31,$0指令是无操作的。

当我在ELF MIPS二进制文件的启动代码中查看时，想象一下，当我看到以下指令序列时，我感到惊讶：

00000610 03 E0 00 25   or     $0,$ra,$0
00000614 04 11 00 01   bgezal $0,0000061C
00000618 00 00 00 00   nop
0000061C 3C 1C 00 02   lui    $28,+0002
00000620 27 9C 84 64   addiu  $28,$28,-00007B9C
00000624 03 9F E0 21   addu   $28,$28,$ra
00000628 00 00 F8 25   or     $ra,$0,$0

地址0x610处的指令是将$ ra的值复制到$ r0，根据上面的段落等于丢弃它。然后，地址0x628处的指令从$ 0读回值，但由于$ 0硬连线为0，因此将$ ra设置为0.

这一切似乎都毫无意义：为什么只执行0x628就执行语句0x610。 glibc人员在编写此代码时显然有一些意图。似乎$ 0毕竟是可写的和可读的！

那么在什么情况下程序可以读/写$ 0寄存器，好像它是任何一个其他通用寄存器一样？

编辑：查看glibc源代码并不是很有用。 __start的代码使用宏：

https://github.com/bminor/glibc/blob/master/sysdeps/mips/start.S#L80

ENTRY_POINT:
# ifdef __PIC__
    SETUP_GPX($0)
...

注意这里有意指定$ 0。 SETUP_GPX宏在此处定义：

https://github.com/bminor/glibc/blob/master/sysdeps/mips/sys/asm.h#L75

# define SETUP_GPX(r)                           \
        .set noreorder;                         \
        move r, $31;     /* Save old ra.  */     \
        bal 10f; /* Find addr of cpload.  */    \
        nop;                                    \
10:                                             \
        .cpload $31;                             \
        move $31, r;                             \
        .set reorder

＆＃34;保存旧的＆＃34;明确表示保存寄存器的意图，但为什么是$ 0？

Answer 1

它使用$0因为在入口点没有理由保存$ra，所以它只是被丢弃了。由于它手写的asm代码来自一个宏，因此它没有像通常情况那样进行优化。

Answer 2

请注意，glibc仅将此用于PIC。（见Is all MIPS code on Linux supposed to be PIC?）

MIPS jal（与其他j指令一样）不是PIC;它用imm26 << 2取代了低28位的PC。 It's an absolute call within that 1/16th of address space

但是b指令编码确实使用相对位移，所以它仍然有效。 bal是无条件PIC函数调用的伪指令：它设置PC += imm16<<2（参见同一链接）。它是针对$0测试>= 0的条件分支链接的伪指令，所以它总是被采用。正如您的反汇编所示，真正的指令是"BGEZAL -- Branch on greater than or equal to zero and link"。它只能在-2 ^ 17 / +（2 ^ 17 - 4）字节内工作。

＆＃34;和链接＆＃34;部分是这段代码所需要的：它通过使用分支链接将PC变为$ra，因为在PIC中，您在汇编或链接时不知道自己的地址。

无论如何，这解释了为什么bgezal $0正在阅读$0 。通过特殊设置这个宏的使用，他们可以通过将旧值无用的写入$0来保存每个可执行文件至少4个字节。但是他们并没有：/代码只运行一次。

可以使用MIPS寄存器$ 0来存储和检索值吗？

2 个答案: