第16部分- Linux ARM汇编 ARM64调用标准

第16部分- Linux ARM汇编 ARM64调用标准

本章主要是是一些描述性的内容，我们先来看下4个术语。

• AArch32 – the legacy 32-bit instruction set architecture (ISA) defined by ARM, including Thumb mode execution.
• AArch64 – the new 64-bit instruction set architecture (ISA) defined by ARM.
• ARMv7 – the specification of the "7th generation" ARM hardware, which only includes support for AArch32. This version of the ARM hardware is the first version Windows for ARM supported.
• ARMv8 – the specification of the "8th generation" ARM hardware, which includes support for both AArch32 and AArch64.

    ARM64中参数1~参数8 分别保存到 X0~X7 寄存器中 ，剩下的参数从右往左一次入栈，被调用者实现栈平衡，返回值存放在 X0 中。调用者保存的

      寄存器x8–x18是每个函数的临时寄存器。 因此，无法在返回函数时对其值进行任何假设。 实际上，这些寄存器也是调用者保存的。

      寄存器x19–x28是寄存器，如果由函数使用，则必须保留其值，然后在返回函数时将其恢复。 此寄存器称为被调用者保存的。

 

非可变参数函数

AArch64体系结构的过程调用标准：

阶段A–初始化

在开始处理参数之前，此阶段仅执行一次。

下一个通用寄存器号（NGRN）设置为零。

下一个SIMD和浮点寄存器号（NSRN）设置为零。

下一个堆栈参数地址（NSAA）设置为当前堆栈指针值（SP）。

 

B阶段–预填充和参数扩展

对于列表中的每个参数，将应用以下列表中的第一个匹配规则。如果没有规则匹配，则不修改参数。

如果参数类型是一个复合类型，其大小不能同时由调用方和被调用方静态确定，则将参数复制到内存中，并将该参数替换为指向副本的指针。 （在C / C ++中没有这样的类型，但是它们以其他语言或语言扩展存在）。

如果参数类型是HFA或HVA，则该参数将未经修改地使用。

如果参数类型是大于16个字节的Composite Type，则将参数复制到调用方分配的内存中，并将该参数替换为指向副本的指针。

如果参数类型为“复合类型”，则参数的大小将四舍五入为最接近的8字节倍数。

 

C阶段–将参数分配给寄存器和堆栈

对于列表中的每个参数，依次应用以下规则，直到分配了参数为止。将自变量分配给寄存器时，寄存器中任何未使用的位都具有未指定的值。如果将参数分配给堆栈插槽，则任何未使用的填充字节均具有未指定的值。

如果自变量是半精度，单精度，双精度或四精度浮点或短向量类型，并且NSRN小于8，则将自变量分配给寄存器v [NSRN]的最低有效位。 NSRN增加1。现在已分配了参数。

如果自变量是HFA或HVA，并且有足够的未分配SIMD和浮点寄存器（NSRN +成员数≤8），则将自变量分配给SIMD和浮点寄存器，每个成员一个寄存器HFA或HVA。 NSRN增加所用寄存器的数量。现在已分配了参数。

如果参数是HFA或HVA，则将NSRN设置为8，并且将参数的大小四舍五入到8个字节的最接近倍数。

如果自变量是HFA，HVA，四精度浮点或短向量类型，则将NSAA向上舍入为8或自变量类型的自然对齐中的较大者。

如果参数是半精度或单精度浮点类型，则参数的大小设置为8个字节。效果就好像该参数已被复制到64位寄存器的最低有效位，而其余位则填充了未指定的值。

如果参数是HFA，HVA，半精度，单精度，双精度或四精度浮点或短向量类型，则将参数复制到调整后的NSAA处的内存中。 NSAA增加自变量的大小。现在已分配了参数。

如果参数是整数或指针类型，则参数的大小小于或等于8个字节，并且NGRN小于8，则将参数复制到x [NGRN]中的最低有效位。 NGRN加1。现在已分配了参数。

如果参数的对齐方式为16，则NGRN会四舍五入到下一个偶数。

如果参数是整数类型，则参数的大小等于16，并且NGRN小于7，则将参数复制到x [NGRN]和x [NGRN + 1]。 x [NGRN]应包含自变量的内存表示形式的低位寻址双字。 NGRN增加2。现在已分配了参数。

如果参数是Composite Type，并且参数的双字大小不超过8减去NGRN，则将参数复制到连续的通用寄存器中，从x [NGRN]开始。传递自变量，就好像它已从双字对齐的地址加载到寄存器中一样，并带有适当顺序的LDR指令，这些指令会从内存中加载连续的寄存器。该标准未规定寄存器中任何未使用部分的内容。 NGRN增加所用寄存器的数量。现在已分配了参数。

NGRN设置为8。

NSAA向上舍入为8或参数类型的自然对齐中的较大者。

如果参数是复合类型，则将参数复制到调整后的NSAA的内存中。 NSAA增加自变量的大小。现在已分配了参数。

如果参数的大小小于8个字节，则参数的大小将设置为8个字节。效果就好像该参数已复制到64位寄存器的最低有效位，而其余位都填充有未指定的值。

该参数将复制到调整后的NSAA的内存中。 NSAA增加自变量的大小。 现在已分配了参数。

 

可变参数函数

带有可变数量参数的函数的处理方式与上面所述不同，如下所示：

所有复合材料均一视同仁； 没有对HFA或HVA的特殊处理。

不使用SIMD和浮点寄存器。

实际上，将参数分配给虚拟堆栈与遵循规则C.12–C.15相同，其中，堆栈的前64个字节被加载到x0-x7中，而其余的堆栈参数则被正常放置。

 

返回值

整数值以x0返回。

浮点值将根据需要以s0，d0或v0返回。

HFA和HVA值视情况以s0-s3，d0-d3或v0-v3返回。

根据值返回的类型是否具有某些属性，将对其进行不同的处理。具有所有这些属性的类型，

• 它们是根据C ++ 14标准定义聚合的，也就是说，它们没有用户提供的构造函数，没有私有或受保护的非静态数据成员，没有基类，也没有虚函数，并且
• 他们有一个简单的副本分配运算符，并且
• 他们有一个琐碎的破坏者，

使用以下返回样式：

• 小于或等于8个字节的类型以x0返回。
• 小于或等于16个字节的类型在x0和x1中返回，其中x0包含低8位字节。
• 对于大于16个字节的类型，调用方应保留足够大的内存块并对齐以保存结果。存储块的地址应作为附加参数传递给x8中的函数。被调用方可以在执行子例程的任何时候修改结果存储块。被调用方不需要保留存储在x8中的值。

所有其他类型使用此约定：

调用者应保留足够大小和对齐的内存块以保存结果。存储块的地址应作为附加参数传递给函数x0，如果$this传递x0，则应传递x1。被调用方可以在执行子例程的任何时候修改结果存储块。被调用方以x0返回存储块的地址。

 

堆

按照ARM提出的ABI，堆栈必须始终保持16字节对齐。 AArch64包含一项硬件功能，只要SP不按16字节对齐并且完成了相对于SP的加载或存储，它就会生成堆栈对齐错误。

分配4k或更多堆栈值的函数必须确保依次触摸最后一页之前的每一页。此操作可确保没有代码可以“越过” Windows用于扩展堆栈的保护页。通常，触摸是由__chkstk帮助程序完成的，该帮助程序具有自定义的调用约定，该约定将x15中的总堆栈分配除以16。

 

红色区域

当前堆栈指针正下方的16字节区域保留供分析和动态修补方案使用。该区域允许插入精心生成的代码，该代码在[sp，＃-16]中存储两个寄存器，并将它们临时用于任意目的。

 

函数调用命令

b： （branch）跳转到某地址（无返回）, 不会改变 lr (x30) 寄存器的值；一般是本方法内的跳转，如 while 循环，if else 等 ，如：

b LBB0_1      ; 直接跳转到标签 ‘LLB0_1’ 处开始执行

复制代码

bl： 跳转到某地址（有返回），先将下一指令地址（即函数返回地址）保存到寄存器 lr (x30)中，再进行跳转 ；一般用于不同方法直接的调用 ，如：

bl 0x100cfa754    ; 先将下一指令地址（‘0x100cfa754’ 函数调用后的返回地址）保存到寄存器 ‘lr’ 中，然后再调用 ‘0x100cfa754’ 函数

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  blr： 跳转到 某寄存器 (的值)指向的地址（有返回），先将下一指令地址（即函数返回地址）保存到寄存器 lr (x30)中，再进行跳转 ；如：

blr x20       ; 先将下一指令地址（‘x20’指向的函数调用后的返回地址）保存到寄存器 ‘lr’ 中，然后再调用 ‘x20’ 指向的函数

复制代码

  br： 跳转到某寄存器(的值)指向的地址（无返回）, 不会改变 lr (x30) 寄存器的值。

  brk: 可以理解为跳转指令特殊的一种。

  ret： 子程序（函数调用）返回指令，返回地址已默认保存在寄存器 lr (x30) 中。或者br x30等同ret指令。