ARM-Cortex-M架构：1、STM32函数参数传递

参数传递概览

• 在调用子函数时，ARM Cortex-M3 处理器可以使用 寄存器 和 堆栈 来传递参数。具体使用哪种方式取决于传递的参数数量和调用约定（calling convention）。

• 参数传递方式
  ARM Cortex-M3 处理器使用 ARM EABI (Embedded Application Binary Interface) 标准来定义参数传递的约定。根据这个约定：

• 1、寄存器传递：

  当函数调用时，前四个参数会优先使用寄存器 R0 到 R3 进行传递。这是因为使用寄存器传递参数比使用堆栈更快，访问寄存器的速度比访问内存（堆栈）要快。
  如果参数的数量小于或等于 4，那么这些参数都会通过 R0 到 R3 传递。
  如果参数的数量大于 4，则超过的参数将通过堆栈传递。

• 2、堆栈传递：

  如果函数的参数超过 4 个，或者参数很大（如结构体或数组等），无法完全放入寄存器中，那么超过部分的参数会被压入堆栈。堆栈传递参数时，参数按照从右到左的顺序压入堆栈。也就是说，第一个参数（如果超出寄存器的部分）会先被压入堆栈。

堆栈传递参数具体过程

• 寄存器传递参数很好立即，寄存器传递参数不好理解，具体过程如下。
• 首先我们知道有堆栈指针SP。堆栈指针不像操作系统中每个任务有每个任务自己的堆栈，而是所有函数公有一个堆栈指针。
• 我们看汇编语言中，通过堆栈传递参数给子函数的过程：

  main proc
      ; 将参数压入堆栈
      mov ax, 5          ; 第一个参数
      push ax
      mov ax, 3          ; 第二个参数
      push ax
      
      ; 调用 add 函数
      call add
      
      ; 清理堆栈（返回值从堆栈中弹出）
      add sp, 4          ; 每个参数占4个字节，这里加4
  
      ; 将结果存储在 result 中
      mov result, al     ; 假设 add 函数返回结果在 AL 寄存器中
      
      ; 退出程序
      mov ax, 4C00h
      int 21h
  
  main endp
  
  add proc
      ; 从堆栈中弹出参数
      pop ax             ; ax = 第二个参数
      pop bx             ; bx = 第一个参数
      
      ; 执行加法操作
      add ax, bx         ; ax = 第一个参数 + 第二个参数
      
      ; 将结果返回（假设返回值在 AL 寄存器中）
      mov al, ah         ; 结果存储在 AL 寄存器中
      
      ; 返回到调用者
      ret
  add endp
  

• 通过上述过程，我们在直接用汇编语言写代码时，很自然地使用堆栈进行参数传递。
• 那么在C语言中，如main函数，要调用下面的函数：

  void example_function(int a, int b, int c, int d, int e) {
      int local_var1;
      int local_var2;
      // 函数体
  }
  

• 在调用函数前，我们首先要把当前main函数下，R0-R15寄存器信息保存到堆栈中。
• 然后将前4个参数通过R0-R3寄存器进行传递，第5个参数e通过堆栈进行传递。
• 此时，堆栈指针会向下直接调整而不是通过PUSH，来为局部变量和保存的寄存器状态分配空间。调整的总量是所有参数、保存寄存器和局部变量所需空间的总和。
• 这里我们需要存储的参数e，4个字节；假设需要保存的寄存器有4个，16个字节；函数内局部变量2个，8个字节，因此堆栈需要调整的总量是28个字节。
• 在子函数内，通过调整后的堆栈指针，加上偏移量来访问局部变量和我们传递的参数。
• 执行完子函数，要返回时，需要将堆栈向上调整回去，然后回复main函数的寄存器内容。
• 整个流程汇编语言如下：

; 函数调用前的代码
push {r4-r11, lr}     ; 保存寄存器和返回地址
sub sp, sp, #28       ; 为局部变量分配 28 字节的空间

; 将额外参数压入堆栈
str r5, [sp, #20]     ; 存储参数 e 到 SP + 20
str r6, [sp, #24]     ; 存储参数 f 到 SP + 24

; 子函数体中的代码
ldr r4, [sp, #20]     ; 从堆栈读取参数 e 到 r4
ldr r5, [sp, #24]     ; 从堆栈读取参数 f 到 r5

; 函数返回前的代码
add sp, sp, #28       ; 恢复堆栈指针
pop {r4-r11, lr}      ; 恢复main函数寄存器和返回地址