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15分钟看懂C语言的栈

15分钟看懂C语言的栈

作者: nehcnah | 来源:发表于2016-12-04 21:14 被阅读0次

    开始当然得要点汇编知识了

    arm寄存器的两种名字

    @ r0-r3 a1-a4
    @ r4-r9 v1-v7
    @ r10 sl
    @ r11 fp
    @ r12 ip
    @ r13 sp
    @ r14 lr
    @ r15 pc
    

    基本指令(没有什么深奥的知识,看注释秒懂)

    mov r0, r1    @ r0 = r1
    mov r0, #13   @ 数字还是存在于32位中,不可能很长,这时可以用伪指令
    ldr r0, =1234 @ 1234存入r0
    ldr r1, =0x2000000
    ldr r0, [r1]  @ r1所指向的地址中的内容存入r0
    str r0, [r1]  @ r0的值存入r1所指向的地址中去
    
    ldr r2, str
    ldr r3, str1
    
    ldr r2, =str    @ 不是r2 = 77777,而是r2 = 存放77777的地址(链接时确定的)
    add r0, r1, r0  @ r0 = r1 + r0
    sub r0, r1, r0  @ r0 = r1 - r0
    
    str:
         .word 77777  @ 4 Byte
    str1:
         .word 88888
    

    重点来了,循序渐进介绍一下栈为何会这么做的

    @ 0. apcs:fn调用完pc从lr里取回,注意arm有3级流水线
         mov lr, pc
         ldr pc, show
         mov pc, lr
    show:
         .word 0x33f94aa8
    @ 但这么做,如果之前还有函数调用,也势必要使用lr寄存器,lr所保存的值就被覆盖了
    
    @ 1. 把前函数的lr的值放在内存中
         ldr r5, =0x20000000
         str lr, [r5]
         mov lr, pc
         ldr pc, show
         ldr lr, [r5]
         mov pc, lr
    show:
         .word 0x33f94aa8
    @ 但这么做,如果r5在show函数中被使用,则出错
    @ apcs中规定r0-r3一定被破坏,r4-r9(v1-v7)调用前后需保持一致,然而此时也没保证r5的值调用前后一致
    
    @ 2. 于是乎有了堆栈
         sub sp, sp, #4
         str lr, [sp]
    
         ldr r0, =fmt
    
         mov lr, pc
         ldr pc, show
    
         ldr lr, [sp]
         add sp, sp, #4
         mov pc, lr
    show:
         .word 0x33f94aa8
    fmt:
         .asciz "hello world.\n" @ .ascii "hello world.\n\0"
    @ 函数嵌套就挺麻烦,于是想到把sp也存入栈中
    
    @ 3. ip(r12)存当前sp且也存入栈中
         mov ip, sp
         sub sp, sp, #8
         str lr, [sp]
         str ip, [sp, #4]
    
         ldr r0, =fmt
    
         mov lr, pc
         ldr pc, show
    
         mov sp, #555  @ sp的修改还是影响后续
    
         ldr lr, [sp]
         ldr ip, [sp, #4]
         mov sp, ip
         mov pc, lr
    show:
         .word 0x33f94aa8
    fmt:
         .asciz "hello world.\n" @ .ascii "hello world.\n\0"
    
    @ 4. fp(r11) 当下的frame pointer也需要保存
         mov ip, sp
         sub sp, sp, #12
         str lr, [sp]
         str ip, [sp, #4]
         str fp, [sp, #8]
    
         sub fp, ip, #4
    
         ldr r0, =fmt
    
         mov lr, pc
         ldr pc, show
    
         mov sp, #555
    
         ldr lr, [fp, #-8]
         ldr ip, [fp, #-4]
         ldr fp, [fp, #0]
         mov sp, ip
         mov pc, lr
    show:
         .word 0x33f94aa8
    fmt:
         .asciz "hello world.\n" @ .ascii "hello world.\n\0" 
    
    @ 5. 简写
    aaa:
         mov ip, sp
         stmfd sp!, {fp, ip, lr, pc} @ stmdb sp!, {fp, ip, lr, pc} 不写!则sp不变,这个pc是调试信息
         sub fp, ip, #4
    
         bl test @ mov lr, pc @ ldr pc, test
         
         sub sp, fp, #12
         ldmfd sp, {fp, sp, pc}
    
    test:
         mov ip, sp
         stmfd sp!, {fp, ip, lr, pc}
         sub fp, ip, #4
    
         ldr r0, =fmt
         bl show
    
         sub sp, fp, #12
         ldmfd sp, {fp, sp, pc}
    show:
         .word 0x33f94aa8
    fmt:
         .asciz "hello world.\n"
    

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