iOS逆向编程第三篇：函数本质

一、关于CPU的补充

1.寄存器

CPU除了有控制器、运算器还有寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。

CPU的运算速度是非常快的，为了性能CPU在内部开辟一小块临时存储区域，并在进行运算时先将数据从内存复制到这一小块临时存储区域中，运算时就在这一小快临时存储区域内进行。我们称这一小块临时存储区域为寄存器。

对于arm64系的CPU来说，如果寄存器以x开头则表明的是一个64位的寄存器，如果以w开头则表明是一个32位的寄存器，在系统中没有提供16位和8位的寄存器供访问和使用。其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并不是独立存在的。

2.高速缓存

iPhoneX上搭载的ARM处理器A11它的1级缓存的容量是64KB，2级缓存的容量8M。

CPU每执行一条指令前都需要从内存中将指令读取到CPU内并执行。而寄存器的运行速度相比内存读写要快很多，为了性能，CPU还集成了一个高速缓存存储区域。当程序在运行时，先将要执行的指令代码以及数据复制到高速缓存中去(由操作系统完成)，CPU直接从高速缓存依次读取指令来执行。

二、寄存器的补充

1.数据地址寄存器

数据地址寄存器通常用来做数据计算的临时存储、做累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的作用主要是用于在CPU指令中保存操作数，在CPU中当做一些常规变量来使用。

ARM64中

64位: X0 ~ X30，XZR(零寄存器)
32位: W0 ~ W30，WZR(零寄存器)

注意:
8086汇编中有一种特殊的寄存器段寄存器：CS、DS、SS、ES四个寄存器来保存这些段的基地址，这个属于Intel架构CPU中，但在ARM中并没有。

2.浮点和向量寄存器

因为浮点数的存储以及其运算的特殊性，CPU中专门提供浮点数寄存器来处理浮点数。

浮点寄存器 64位：D0 ~ D31 32位：S0 ~ S31

现在的CPU支持向量运算(向量运算在图形处理相关的领域用得非常的多)，为了支持向量计算系统了也提供了众多的向量寄存器。

向量寄存器 128位：V0 ~ V31

三、栈

栈：是一种具有特殊的访问方式的存储空间（后进先出， Last In Out Firt，LIFO）

1.SP和FP寄存器

sp寄存器在任意时刻会保存我们栈顶的地址。
fp寄存器也称为x29寄存器属于通用寄存器，但是在某些时刻我们利用它保存栈底的地址！

注意：
ARM64开始，取消32位的LDM、STM、PUSH、POP指令，取而代之的是ldr\ldp、str\stp指令。
ARM64里面对栈的操作是16字节对齐的！

四、关于内存读写指令

注意：读/写数据是都是往高地址读/写

str(store register)指令

将数据从寄存器中读出来，存到内存中。

ldr(load register)指令

将数据从内存中读出来，存到寄存器中。

注意：此 ldr 和 str 指令的变种 ldp 和 stp 指令还可以操作2个寄存器。

五、堆栈操作练习

使用32个字节空间作为这段程序的栈空间，然后利用栈将x0和x1的值进行交换。

sub  sp, sp, #0x20;           拉伸栈空间32个字节
stp  x0, x1, [sp, #0x10];    sp往上加16个字节，存放x0和x1
ldp  x1, x0, [sp, #0x10];    将sp偏移16个字节的值取出来，放入x1和x0

六、bl和ret指令

1.bl指令

指令功能：
1.将下一条指令的地址放入lr(x30)寄存器
2.转到标号处执行指令

2.ret指令

默认使用lr(x30)寄存器的值，通过底层指令提示CPU此处作为下条指令地址。

ARM64平台的特色指令，它面向硬件做了优化处理的。

x30寄存器

x30寄存器存放的是函数的返回地址。当ret指令执行时刻，会寻找x30寄存器保存的地址值！

注意：在函数嵌套调用的时候.需要讲x30入栈！

七、函数的参数和返回值

ARM64下，函数的参数是存放在X0到X7(W0到W7)这8个寄存器里面的。如果超过8个参数，就会入栈。函数的返回值是放在X0寄存器里面的。

八、函数的局部变量

函数的局部变量放在栈里面！