4、Main 函数¶
这一小节中，要为我们的程序增加一个main函数，开始跑C程序
4.1 代码修改¶
root@iZj6ccyu2ndokc2ujnox0tZ:~/workspace/code/baremetal/baremetal-m3# tree
.
├── bm.lds
├── build.sh
├── Makefile
├── README.md
├── rungdb.sh
├── runqemu.sh
└── src
├── board
├── core
│ └── start.S
├── main.c
└── test
main 函数放在 src 目录下
/*
* Copyright (c) 2021-2031, Jinping Wu. All rights reserved.
*
* SPDX-License-Identifier: MIT
*/
int main(void)
{
}
当前是一个空函数，什么也不干
/*
* Copyright (c) 2021-2031, Jinping Wu. All rights reserved.
*
* SPDX-License-Identifier: MIT
*/
__Vectors:
.long 0x1000 /* Top of Stack */
.long Reset_Handler /* Reset Handler */
.long 0x11111111
.long 0x22222222
.thumb_func
.globl Reset_Handler
Reset_Handler:
mov r0, #1
mov r1, #2
mov r2, #3
mov r7, #6
bl main
mov r3, #4
b .
mov r2, #4
Note
跑C语言需要用到栈，start.S中修改了vectors中0x0地址的内容，通过上一节我们知道，这个地址在core起来后会被赋值给sp，即这个是栈地址。我们设为0x1000。另外代码中通过bl main跳转到main函数。
4.2 C调用流程¶
参考ARCH32 aapcs：IHI0042J_2020Q2_aapcs32.pdf
基本规则：
IHI0042J_2020Q2_aapcs32.pdf
1、子程序通过r0-r3传递前4个参数，剩余参数压栈。程序返回也使用r0-r3。
2、子程序需要保证r4-r8, r10, r11和SP值不变。
当前 Memory Layout：
代码放在0x0起始地址，stack从0x1000往下增长。
来看编译后生成的代码：
00000010 <Reset_Handler>:
10: 2001 movs r0, #1
12: 2102 movs r1, #2
14: 2203 movs r2, #3
16: 2706 movs r7, #6
18: f000 f803 bl 22 <main>
1c: 2304 movs r3, #4
1e: e7fe b.n 1e <Reset_Handler+0xe>
20: 2204 movs r2, #4
00000022 <main>:
22: b480 push {r7}
24: af00 add r7, sp, #0
26: 2300 movs r3, #0
28: 4618 mov r0, r3
2a: 46bd mov sp, r7
2c: bc80 pop {r7}
2e: 4770 bx lr
来分析下调用过程：
1. core执行0x18跳转指令时，会做两件事情，把下一条指令执行地址（0x1c）放入lr寄存器，给目标地址 0x22 赋值给PC
2. 跑到main函数执行0x22 这条指令，把reg（r7）压栈，把sp保存到r7中，之后执行函数本身
3. 从r7把入口时保存的sp恢复到sp寄存器，pop恢复其他寄存器
4. bx lr（0x1c），函数返回，跳转到0x1c执行，继续执行Reset_Handler
4.2 运行结果¶
编译运行，看执行效果
(gdb) info reg
r0 0x1 1
r1 0x2 2
r2 0x3 3
r3 0x0 0
r4 0x0 0
r5 0x0 0
r6 0x0 0
r7 0x8 8
r8 0x0 0
r9 0x0 0
r10 0x0 0
r11 0x0 0
r12 0x0 0
sp 0x1000 0x1000
lr 0xffffffff -1
pc 0x18 0x18 <Reset_Handler+8>
xpsr 0x1000000 16777216
(gdb) x/1xw 0x1000-4
0xffc: 0x00000000
跳转main函数前的寄存器状态，lr没有赋值，pc还在Reset_Handler中，sp是0x1000，栈顶
(gdb) info reg
r0 0x1 1
r1 0x2 2
r2 0x3 3
r3 0x0 0
r4 0x0 0
r5 0x0 0
r6 0x0 0
r7 0x8 8
r8 0x0 0
r9 0x0 0
r10 0x0 0
r11 0x0 0
r12 0x0 0
sp 0x1000 0x1000
lr 0x1d 29
pc 0x22 0x22 <main>
xpsr 0x1000000 16777216
执行完bl跳转完指令，lr有值了（0xc + 1），指向函数返回后要执行的指令，pc在main函数了
(gdb) info reg
r0 0x1 1
r1 0x2 2
r2 0x3 3
r3 0x0 0
r4 0x0 0
r5 0x0 0
r6 0x0 0
r7 0x8 8
r8 0x0 0
r9 0x0 0
r10 0x0 0
r11 0x0 0
r12 0x0 0
sp 0xffc 0xffc
lr 0x1d 29
pc 0x24 0x24 <main+2>
xpsr 0x1000000 16777216
(gdb) x/1xw 0x1000-4
0xffc: 0x00000008
执行完main函数的第一条指令（push），r7被压栈了（0xffc），sp指向了0xffc。（压栈过程是栈指针先减1，再把内容放入）
(gdb) info reg
r0 0x0 0
r1 0x2 2
r2 0x3 3
r3 0x4 4
r4 0x0 0
r5 0x0 0
r6 0x0 0
r7 0x8 8
r8 0x0 0
r9 0x0 0
r10 0x0 0
r11 0x0 0
r12 0x0 0
sp 0x1000 0x1000
lr 0x1d 29
pc 0x1e 0x1e <Reset_Handler+14>
xpsr 0x1000000 16777216
函数返回是反过程，恢复现场，可以看到r7又恢复成8了，r0-r3用作参数，caller不用负责恢复。sp又回到了0x1000
到这里我们的代码已经可以跑C程序了，有了main函数