【ARM64 常见汇编指令学习 12 -- ARM 汇编函数 的学习】

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1.1 ARM 汇编函数简介

ARM汇编中的函数定义并不像高级语言那样有特定的语法，但通常可以通过 标签（label） 和 子程序调用指令 (如BL,BLX) 来实现类似于函数的功能。

例如，下面的代码定义了一个名为 my_function 的 “函数”，它接受一个参数（通过寄存器r0传递），将其值增加 1后返回：

my_function: 
  add r0, r0, #1 
  bx lr

在这里，my_function 是一个标签，表示这个函数的入口点。add r0, r0, #1是函数的主体，它将寄存器 r0 的值增加 1。最后，bx lr是函数的退出语句，它将执行权返回给调用者。

这个函数可以通过 BL 指令来调用，例如：

mov r0, #5 
bl my_function

在这里，mov r0, #5 将值5加载到寄存器r0中，然后bl my_function跳转到my_function标签处执行代码，同时将返回地址（即下一条指令的地址）保存到链接寄存器lr中。

需要注意的是，这只是最基本的情况。在实际的ARM汇编代码中，函数可能会更复杂，包括更多的寄存器操作、保存和恢复现场、处理函数调用堆栈等。

1.1.1 ARM 汇编标签 Label

在ARM汇编中，标签（Label）是用来标记代码中某一位置的一种机制。标签后面通常跟着一个冒号（:），然后在其后可以是一条或多条汇编指令。我们可以使用标签来作为跳转指令（如b，beq等）的目标，或者作为数据的引用。

例如下面的代码：

start: 
  mov r0, #10 
  add r1, r0, #5 

loop: 
  subs r0, r0, #1 
  bne loop

在这个代码中，"start"和"loop"就是两个标签。我们可以看到，在"loop"标签后面，有一个循环，它会一直执行，直到r0的值为0为止。

注意，不能在两个不同的地方定义相同名字的标签。而且，标签名是大小写敏感的，也就是说，"Loop"和"loop"是两个不同的标签。

1.1.2 ARM 汇编函数属性指令

在 ARM 汇编中，“.global”，“.section”，".type"都是汇编器指令，它们用于指示汇编器如何处理随后的汇编代码。

• “.global”：它用于声明一个全局标签，也就是说这个标签可以在其他的汇编文件中引用。例如，".global my_func"声明了一个名为my_func的全局标签。

• “.section”：它用于指定接下来的代码或数据应该放在哪个段（section）中。例如，“.section .text"指定接下来的代码应该放在名为".text"的段中。在链接过程中，链接器会将同名的段合并在一起。在”.section"指令后面通常会跟着一个段名，以及一些可选的段属性，如 ，“ax” 段属性，表示这个段是可以执行的（‘x’）和可以读写的（‘a’）。

• “.type”：它用于指定一个符号（通常是一个标签）的类型，这对链接器解析符号的方式有所影响。例如，“.type my_func, %function"指定 my_func 是一个函数类型的符号。”%function"是 GNU汇编器的一个预定义符号类型，表示这个符号是一个函数。这对链接器以及某些调试工具是有用的，它们可以通过这个类型信息来正确地处理这个符号

以下是一个简单的函数定义的例子：

.global    my_func 
.type      my_func, %function 
.section   .text 

my_func: 
  mov r0, #1 
  bx lr

在这个例子中，我们定义了一个名为 my_func 的全局函数，这个函数在.text段中，函数的功能是将1放入r0寄存器，然后返回。

1.1.3 UEFI 中的函数宏：ASM_FUNC

见：edk2/ArmPkg/Include/AsmMacroIoLibV8.h

#define _ASM_FUNC(Name, Section)    \
  .global   Name                  ; \
  .section  #Section, "ax"        ; \
  .type     Name, %function       ; \
  Name:

#define ASM_FUNC(Name)  _ASM_FUNC(ASM_PFX(Name), .text. ## Name)

#Section 中的 # 的作用是讲将 Section 字符串化，就是将 _ASM_FUNC 中的 .text 转换成字符串；

1.1.3.1 UEFI ASM_FUNC 实现汇编函数

//x0 postcode value
ASM_FUNC (PostCode_S)
  mov x24, x1
  mov x1, #0x87000000
  str x0,[x1]
  mov x1, x24
  ret

1.1.4 UEFI 预编译前缀宏 ASM_PFX

关于宏 ASM_PFX 的定义如下(edk2/MdePkg/Include/Base.h)：

//
// For symbol name in assembly code, an extra "_" is sometimes necessary
//

///
/// Private worker functions for ASM_PFX()
///
#define _CONCATENATE(a, b)   __CONCATENATE(a, b)
#define __CONCATENATE(a, b)  a ## b

///
/// The __USER_LABEL_PREFIX__ macro predefined by GNUC represents the prefix
/// on symbols in assembly language.
///
#define ASM_PFX(name)  _CONCATENATE (__USER_LABEL_PREFIX__, name)

从上面的定义可以看出最后是给 ASM_PFX(name) 中的 name 加了一个 __USER_LABEL_PREFIX__ 前缀。

在 GNU C中，“__USER_LABEL_PREFIX__” 是一个预定义宏，它的值代表了在该编译环境中用户定义的标签前缀。

在某些平台和编译器中，用户定义的函数和变量在汇编层面需要添加一个前缀。例如，在许多 UNIX 系统中，用户定义的标签需要添加一个下划线"_"作为前缀。

例如，如果你在 C 代码中定义了一个函数"my_function"，那么在生成的汇编代码中，这个函数的名称会变成"_my_function"。

在这种情况下，“__USER_LABEL_PREFIX__“的值就会被定义为”_”。然而，在不需要添加前缀的环境中，"__USER_LABEL_PREFIX__"的值就会被定义为空。

这个宏在处理跨平台代码时很有用，特别是需要直接编写汇编代码时，可以通过这个宏来正确地引用C函数或变量，避免平台差异带来的问题。

例如：

void my_function(void); 
asm(".global " __user_label_prefix__ "my_function");

这段代码在需要添加前缀的环境中会被扩展为".global _my_function"，而在不需要添加前缀的环境中会被扩展为".global my_function"。

在 UEFI 的代码edk2/MdePkg/Include/AArch64/ProcessorBind.h中可以看到 __USER_LABEL_PREFIX__ 定义为空：

#ifndef __USER_LABEL_PREFIX__
#define __USER_LABEL_PREFIX__
#endif

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