浅析ARM架构下的函数的调用过程

浅析ARM架构下的函数的调用过程

ARM函数调用基本流程

ARM函数调用的基本流程如下：

1. 调用者保存寄存器（Callee saved registers）：在调用函数之前，调用者需要保存被调用者需要用到的寄存器，否则这些值会被调用函数所覆盖，导致逻辑错误。在ARM架构中，callee saved registers 都是 r4-r11，他们将被保存在当前堆栈帧中。

2. 传递参数：函数调用需要传递参数给函数，ARM架构中使用寄存器 r0-r3 来传递前4个参数，超出4个参数时需要通过栈来传递。

3. 跳转到被调用函数：使用 bl 指令跳转到被调用函数入口地址。

4. 被调用函数处理：被调用函数处理时需要处理参数，所以需要使用 r0-r3 从调用函数中读取参数，然后在处理过程中需要保存callee 保存寄存器，然后完成处理。

5. 返回结果：函数返回时将在r0中放置返回值，然后使用 bx lr指令跳转回调用函数的地址，同时恢复callee saved registers。

例子1

下面是一个简单的C函数，实现对传入参数x和y的加法运算。它的伪代码如下：

void add(int x, int y){
  return x + y;
}

我们编写如下的ARM汇编代码来实现它：

    // Definition of function 'add'
    add:
        //保存callee saved registers
        push    {r4-r7, lr}

        //将参数保存到r4和r5中
        mov     r4, r0
        mov     r5, r1

        //调用add函数进行加法运算
        add     r0, r4, r5

        //恢复callee saved registers
        pop     {r4-r7, lr}

        //返回
        bx      lr

在这个例子中，我们使用了 r4 和 r5 寄存器来保存传入的参数，使用了 r0 来存储函数的返回值。

例子2

下面是一个更加复杂的函数调用例子。我们假设有两个函数 foo 和 bar，其中 foo 调用了 bar 函数。 伪代码如下：

int bar(int x, int y) {
    return x * y;
}

int foo(int x, int y, int z) {
    int val = bar(x, y);
    return val + z;
}

我们编写如下的ARM汇编代码来实现这两个函数：

    // Definition of function 'bar'
    bar:
        //保存callee saved registers
        push    {r4-r7, lr}

        //参数保存
        mov     r4, r0
        mov     r5, r1

        //运算
        mul     r0, r4, r5

        //callee saved registers 恢复
        pop     {r4-r7, lr}

        bx      lr

    // Definition of function 'foo'
    foo:
        //callee saved registers 保存
        push    {r4-r7, lr}

        //bar函数的第一个参数
        mov     r4, r0
        mov     r5, r1

        //bar函数的调用
        bl      bar

        //bar函数的返回值的存在的地址
        mov     r6, r0

        //将第三个参数保存到r0中
        mov     r0, r2

        //callee saved registers 恢复
        pop     {r4-r7, lr}

        //返回最终值，r6 存储了 bar(x,y) 的返回值
        add     r0, r6, r0
        bx      lr

在这个例子中，我们使用了 r4 - r7 的寄存器来保存callee saved registers，使用了 r0 - r5 来传递参数，使用了 r6 来保存 bar 函数的返回值。