ARM体系下函数形参调用寄存器详解

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前言

在ARM体系下C和汇编语言混合编程的学习过程中，了解到关于函数形参在x86平台与ARM平台所调用的寄存器有一定的区别。

64位程序根据参数的个数而不同， 当参数1~6个，使用寄存器传递；参数大于6个，多出来的参数使用栈传递。

对于ARM平台，结论是：参数值传递按顺序存放在寄存器r0,r1,r2,r3里，超过4个参数值传递则放栈里。

于是我就在MDK环境下用ｍａｉｎ函数调用子函数，仿真来观察其具体过程，让我们一起来看看在ARM体系下关于调用函数的一些细节。

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一、编写代码

• 新建工程，创建一个main.c文件

• 编写main函数和一个子函数sub

#include 
void sub(int a1,int a2,int a3,int  a4,int  a5,int  a6);
int main()
{
     
	
	sub(0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66);//16进制是为了方便调试时便于观察，在仿真时数据是以16进制显示的
	return 0;
}
void sub(int a1,int a2,int a3,int a4,int a5,int a6)
{
     
	a3=a1+a2; //此函数体可以为空
	a5=(a3+a4); 
}

• 设置断点

• 开始仿真

• 打开反汇编窗口

• 运行程序至断点

二、调试分析

• 单步执行

每点击这个按钮，程序只运行1步，单步执行观察程序执行结果

• 开始调试
  

• 查看界面左侧寄存器状态栏的值

可以看到寄存器r0的值变为0x66

• 继续单步执行

当反汇编窗口中的黄色指针指向上图情况，停下来稍微分析一下

此时注意仔细看寄存器状态栏中R0,R1,R2,R3的值，发现分别为0x66，0x55,0x33,0x44,是函数sub传入的参数

个人认为，MOV指令可以相当于c语言中的赋值，执行以上语句分别就是
将R0赋值为0x66，R1赋值为0x55,R3赋值为0x44,R2赋值为0x33

我们再来看这条语句

STRD  r1,r0,[sp,#0]

STRD的作用: 将数据加载到指定内存地址

所以这句话的意思应该是将r1,r0寄存器中的数据写到（sp指针+0）的内存地址中去。

• 继续执行
  
  当程序执行到上图所示时，我们可以发现原来R0的值为0x66，R1的值为0x55，最后R0被0x11覆盖，R1被0x22覆盖。

• 小结

经过以上步骤，我发现当函数参数多于4个时，其余参数是使用内存中的栈传递的。以本题为例，a1,a2,a3,a4分别用R0,R1,R2,R3寄存器传递，a5,a6 则被写入内存，调用栈来进行传递。

调用子函数间的参数依次通过R0～R3这4个寄存器传递。父函数在调用子函数前先将参数存入到R0～R3中，若只有一个参数则使用R0传递，2个则使用R0和R1传递，依次类推，当超过4个参数时，其它参数通过栈传递。当子函数运行时，根据自身参数个数自动从R0~R3或者栈中读取参数。

三.流程归纳

• 从最后一个参数开始写入，写入四个参数

这里为什么在会先执行写入数据到R3，再执行写入数据到R2呢，难不成这指令还流行插队的？别急，马上我们就知道答案了。

• 将多余参数加载到内存中
  
  仔细观察寄存器中的值，会发现从R0,R1,R2,R3中的值顺序刚好为函数传入参数中的第一个到第四个，原来上一步先执行将数据加载到R3寄存器中，再执行加载数据到R2寄存器的指令，是“早有预谋”，是不是很神奇呢，哈哈。

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• 关于嵌套调用子函数
  如果只有R０～R３４个寄存器，那么当发生嵌套调用时，原有的函数参数值是被丢弃了吗？

参考这篇文章，我找到了答案
ARM 编程：C语言与汇编间互相调用，参数与返回值的传递方式详解

原来发生函数调用时，即使是父函数有参数需要传递，子函数也可以任意更改R0～R3寄存器，无需考虑会破坏它们在父函数中保存的数值，返回父函数前无需恢复其值。AAPCS规定，发生函数调用前，由父函数将R0～R3中有用的数据压栈，然后才能调用子函数，以防止父函数R0～R3中的有用数据被子函数破坏。
调用完子函数后，将原有数据弹栈，数据即可恢复。

总结

这篇博客是我学习关于ARM体系下调用函数参数是寄存器的状态心得，在分析函数参数调用过程中时，遇到了很多困难，不过，发现问题并解决问题的过程总是很快乐的，也让我对ARM处理器中的寄存器有了更多了解，如果有机会，我会写写关于其余寄存器的一些心得，也算是一个收尾吧。
不过因为没有系统的学过汇编语言，编译原理等，所以上述分析过程可能存在许多问题。若有问题，希望大家能不吝指教，一起学习进步。