7、函数调用¶
这一小节我们来看下arm函数调用处理流程
参考文档：
IHI0042J_2020Q2_aapcs32.pdf
7.1 函数调用代码¶
最简单情况，main函数中调用一个空的test函数
void test(void)
{
}
int main(void)
{
test();
return 0;
}
对应汇编：
00000024 <test>:
24: b480 push {r7}
26: af00 add r7, sp, #0
28: bf00 nop
2a: 46bd mov sp, r7
2c: bc80 pop {r7}
2e: 4770 bx lr
0000008c <main>:
8c: b580 push {r7, lr}
8e: af00 add r7, sp, #0
90: f7ff ffc8 bl 24 <test>
94: 2300 movs r3, #0
96: 4618 mov r0, r3
98: bd80 pop {r7, pc}
9a: bf00 nop
Note
1. 0x90行bl执行跳转指令，这时候core会把下一条指令地址0x94赋值给lr，然后把test函数的地址0x24赋值给pc。
2. r0-r3 4个寄存器用于传递参数，子程序需要负责保护的寄存器：r4-r8, r10, r11 and SP，子程序返回后这些寄存器不能变化。
3. 看我们这里的test子程序，入口先把r7保存到栈上，接下来把sp保存到r7，然后执行程序本身（因为是空函数，所以只有一条nop指令）。
4. 返回时先把r7赋值给sp，其实就是恢复入口时的sp，然后把r7从栈上取出来恢复。这样这个程序用到的sp、r7做了保存恢复工作，如果需要用到其他寄存器，处理方法一样的。
5. 最后执行bx lr，之前bl跳到子程序时，core已经帮我们把程序返回后下一条要执行的指令（0x94）赋值给lr了，所以这里bx lr，即跳转到0x94去执行，实现了函数返回。
7.2 传参和返回值¶
int test(int a)
{
return 100;
}
int main(void)
{
int ret;
ret = test(10);
return 0;
}
00000024 <test>:
24: b480 push {r7}
26: b083 sub sp, #12
28: af00 add r7, sp, #0
2a: 6078 str r0, [r7, #4]
2c: 2364 movs r3, #100 ; 0x64
2e: 4618 mov r0, r3
30: 370c adds r7, #12
32: 46bd mov sp, r7
34: bc80 pop {r7}
36: 4770 bx lr
00000094 <main>:
94: b580 push {r7, lr}
96: b082 sub sp, #8
98: af00 add r7, sp, #0
9a: 200a movs r0, #10
9c: f7ff ffc2 bl 24 <test>
a0: 6078 str r0, [r7, #4]
a2: 2300 movs r3, #0
a4: 4618 mov r0, r3
a6: 3708 adds r7, #8
a8: 46bd mov sp, r7
aa: bd80 pop {r7, pc}
Note
相对上一个程序，多了入参和返回，main函数中0x9a地址的指令，把入参10赋值给了r0，子程序中0x2c地址的指令把返回值100赋值给了r3，0x2e地址的指令把r3赋值给了r0，最终100放在了r0中返回给main函数。
7.3 栈的使用¶
代码如下：在入口函数中增加一个Assemble_learn函数的调用，在子函数中通过push和pop操作栈
.thumb_func
Assemble_learn:
push {r0-r7} /* Save registers to stack , thumbe only support r0-r7*/
add r7, sp, #0 /* Save sp to r7 */
mov r0, #0
mov r1, #0
mov r2, #0
mov r3, #0
mov r4, #0
mov r5, #0
mov r6, #0
mov sp, r7 /* Restore sp*/
pop {r0-r7} /* Restore registers*/
bx lr /* Return*/
.thumb_func
.globl Reset_Handler
Reset_Handler:
mov r0, #0
mov r1, #1
mov r2, #2
mov r3, #3
mov r4, #4
mov r5, #5
mov r6, #6
mov r7, #7
bl Assemble_learn
mov r7, #6
bl main
mov r3, #4
b .
mov r2, #4
1.进入Assemble_learn之前打印sp内容： sp 0x400000 0x400000
(gdb) x/16xw 0x400000-16*4
0x3fffc0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffd0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffe0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3ffff0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
当前sp指向 0x400000， 在栈顶，栈里面的内容都是0
2.接下来跑完 push {r0-r7} 指令后再看现场：
sp 0x3fffe0 0x3fffe0
(gdb) x/16xw 0x400000-16*4
0x3fffc0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffd0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffe0: 0x00000000 0x00000001 0x00000002 0x00000003
0x3ffff0: 0x00000004 0x00000005 0x00000006 0x00000007
可以看到sp指针指向了0x3fffe0，stack中最后8个4字节保存了r0-r7，其中r7最先保存
3.接下来看跑完pop {r0-r7} 指令后，现场情况
sp 0x400000 0x400000
(gdb) x/16xw 0x400000-16*4
0x3fffc0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffd0: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
0x3fffe0: 0x00000000 0x00000001 0x00000002 0x00000003
0x3ffff0: 0x00000004 0x00000005 0x00000006 0x00000007
栈顶回到了0x400000，栈中数据还在（因为没人清），但是这部分数据不会再有人用了，当下次执行push指令时，会覆盖掉
Note
总结下函数调用：
1、执行BL跳转指令时，硬件把下一条要执行的指令放入LR，然后把子函数地址赋值给pc后执行子函数。
2、字函数执行完成后，BX lr 即可执行主函数中下一条指令，即实现了函数返回。
3、c程序入参和返回通过r0-r4来传递（超过了会使用sp），编译器会处理。
4、栈从高地址向低地址增长，通过push指令把寄存器值保存到栈上，通过pop指令恢复。