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C ARM：链接寄存器和帧指针

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我试图理解链接寄存器和帧指针在ARM中是如何工作的。我去过几个网站，我想确认我的理解

假设我有以下代码：

int foo(void)
{
    // ..
    bar();
    // (A)
    // ..
}

int bar(void)
{
    // (B)
    int b1;
    // ..
    // (C)
    baz();
    // (D)
}

int baz(void)
{
    // (E)
    int a;
    int b;
    // (F)
}
我称之为foo（）。链接寄存器是否包含点（A）处代码的地址，帧指针是否包含点（B）处代码的地址？声明所有局部变量后，堆栈指针可以是bar（）内的任何位置？

一些寄存器调用约定依赖于（应用程序二进制接口）。
FP
在APCS标准中是必需的，而在较新的AAPCS（2003）中不是必需的。对于AAPC（GCC 5.0+）而言，
FP
没有可供使用，但肯定可以使用；带有堆栈和帧指针，用于堆栈跟踪和使用AAPCS展开代码。如果函数是静态的，编译器实际上不必遵守任何约定

通常，所有ARM寄存器都是通用的。
lr
（链接寄存器，也称为R14）和
pc
（程序计数器，也称为R15）是特殊的，并在指令集中体现出来。您认为
lr
将指向A是正确的。
pc
和
lr
是相关的。一个是“你在哪里”，另一个是“你在哪里”。它们是函数的代码方面

通常，我们有
sp
（堆栈指针，R13）和
fp
（，R11）。这两者也有关联。这 描述事物做得很好。堆栈用于在函数中存储临时数据或局部变量。
foo（）
和
bar（）
中的任何变量都存储在堆栈或可用寄存器中。
fp
跟踪函数之间的变量。它是堆栈上用于该函数的帧或图片窗口。ABI定义了此框架的布局。通常，编译器将
lr
和其他寄存器以及先前的
fp
值保存在后台。这将生成堆栈帧的链接列表，如果需要，可以一直跟踪到
main（）
。根是
fp
，它指向一个堆栈帧（如
struct
），其中
struct
中的一个变量是前一个
fp
。您可以沿着列表一直到最后一个
fp
，通常为
NULL

因此，
sp
是堆栈所在的位置，
fp
是堆栈所在的位置，非常类似于
pc
和
lr
。每个旧的
lr
（链接寄存器）存储在旧的
fp
（帧指针）中。
sp
和
fp
是功能的数据方面

您的点B是活动的
pc
和
sp
。点A实际上是
fp
和
lr
；除非您调用另一个函数，然后编译器可能准备设置
fp
以指向B中的数据

下面是一些ARM汇编程序，可以演示这一切是如何工作的。这将根据编译器的优化方式有所不同，但它应该给出一个想法

；序言-设置
mov-ip，sp；获取sp的副本。
stmdb sp！，{fp，ip，lr，pc}；将帧保存在堆栈上。见附录
副fp，ip，#4；设置新的帧指针。
...
; 可能在这里调用了其他函数。

; 较旧的调用方返回存储在堆栈帧中的
lr
。
比尔巴兹
...
; 结语-返回
ldm-sp，{fp，sp，lr}；还原堆栈、帧指针和旧链接。
...                        ; 也许这里有更多的东西。
bx-lr；返回。
这就是
foo（）
的样子。如果不调用
bar（）
，那么编译器将执行叶优化，并且不需要保存帧；只需要
bx lr
。很可能这就是为什么你会被网络示例弄糊涂的原因。它并不总是一样的

外卖应该是,

  • pc
    和
    lr
    是相关的code寄存器。一个是“你在哪里”，另一个是“你在哪里”
  • sp
    和
    fp
    是相关的本地数据寄存器。
    一个是“本地数据在哪里”，另一个是“最后一个本地数据在哪里”
  • 这些机器一起工作，创造出功能强大的机器
  • 很难描述一般情况，因为我们希望编译器尽可能快，所以他们会尽可能地使用各种技巧
    • 这些概念对于所有CPU和编译语言都是通用的，尽管细节可能有所不同。链接寄存器、帧指针的使用是和结语的一部分，如果您了解了所有内容，您就会知道堆栈溢出如何在ARM上工作

    另请参见：。




    基本框架布局是

    • fp[-0]保存了
      pc
      ，我们将此帧存储在此处
    • fp[-1]保存了此函数的返回地址
      lr
    • fp[-2]在该函数吃掉堆栈之前，上一个
      sp
    • fp[-3]上一个
      fp
      ，最后一个堆栈帧
    • 许多可选寄存器
    ABI可以使用其他值，但以上是大多数设置的典型值。上面的索引用于32位值，因为所有ARM寄存器都是32位的。如果以字节为中心，则乘以4。帧还与至少四个字节对齐

    附录：这不是汇编程序中的错误；这是正常的。问题中有一个解释。

    免责声明：我认为这大致正确；请根据需要更正

    如本文件其他部分所述