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002--函数本质

002--函数本质

作者: 派大星的博客 | 来源:发表于2018-06-19 20:49 被阅读5次

    <<经Hank老师同意转载>>

    关于CPU的补充

    寄存器

    CPU除了有控制器、运算器还有寄存器。其中寄存器的作用就是进行数据的临时存储。

    CPU的运算速度是非常快的,为了性能CPU在内部开辟一小块临时存储区域,并在进行运算时先将数据从内存复制到这一小块临时存储区域中,运算时就在这一小快临时存储区域内进行。我们称这一小块临时存储区域为寄存器。

    对于arm64系的CPU来说, 如果寄存器以x开头则表明的是一个64位的寄存器,如果以w开头则表明是一个32位的寄存器,在系统中没有提供16位和8位的寄存器供访问和使用。其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并不是独立存在的。

    高速缓存

    iPhoneX上搭载的ARM处理器A11它的1级缓存的容量是64KB,2级缓存的容量8M.

    CPU每执行一条指令前都需要从内存中将指令读取到CPU内并执行。而寄存器的运行速度相比内存读写要快很多,为了性能,CPU还集成了一个高速缓存存储区域.当程序在运行时,先将要执行的指令代码以及数据复制到高速缓存中去(由操作系统完成).CPU直接从高速缓存依次读取指令来执行.

    寄存器的补充

    数据地址寄存器

    数据地址寄存器通常用来做数据计算的临时存储、做累加、计数、地址保存等功能。定义这些寄存器的作用主要是用于在CPU指令中保存操作数,在CPU中当做一些常规变量来使用。
    ARM64中

    • 64位: X0-X30, XZR(零寄存器)
    • 32位: W0-W30, WZR(零寄存器)

    注意:
    之前讲解8086汇编中有一种特殊的寄存器段寄存器:CS,DS,SS,ES四个寄存器来保存这些段的基地址,这个属于Intel架构CPU中.在ARM中并没有

    浮点和向量寄存器

    因为浮点数的存储以及其运算的特殊性,CPU中专门提供浮点数寄存器来处理浮点数

    • 浮点寄存器 64位: D0 - D31 32位: S0 - S31

    现在的CPU支持向量运算.(向量运算在图形处理相关的领域用得非常的多)为了支持向量计算系统了也提供了众多的向量寄存器.

    • 向量寄存器 128位:V0-V31

    • 栈:是一种具有特殊的访问方式的存储空间(后进先出, Last In Out Firt,LIFO)
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    SP和FP寄存器

    • sp寄存器在任意时刻会保存我们栈顶的地址.
    • fp寄存器也称为x29寄存器属于通用寄存器,但是在某些时刻我们利用它保存栈底的地址!()

    注意:ARM64开始,取消32位的 LDM,STM,PUSH,POP指令! 取而代之的是ldr\ldp str\stp
    ARM64里面 对栈的操作是16字节对齐的!!

    关于内存读写指令

    注意:读/写 数据是都是往高地址读/写

    str(store register)指令

    将数据从寄存器中读出来,存到内存中.

    ldr(load register)指令

    将数据从内存中读出来,存到寄存器中

    此ldr 和 str 的变种ldp 和 stp 还可以操作2个寄存器.

    堆栈操作练习

    使用32个字节空间作为这段程序的栈空间,然后利用栈将x0和x1的值进行交换.

    sub    sp, sp, #0x20    ;拉伸栈空间32个字节
    stp    x0, x1, [sp, #0x10] ;sp往上加16个字节,存放x0 和 x1
    ldp    x1, x0, [sp, #0x10] ;将sp偏移16个字节的值取出来,放入x1 和 x0
    

    bl和ret指令

    bl标号

    • 将下一条指令的地址放入lr(x30)寄存器
    • 转到标号处执行指令

    ret

    • 默认使用lr(x30)寄存器的值,通过底层指令提示CPU此处作为下条指令地址!

    ARM64平台的特色指令,它面向硬件做了优化处理的

    x30寄存器

    x30寄存器存放的是函数的返回地址.当ret指令执行时刻,会寻找x30寄存器保存的地址值!

    注意:在函数嵌套调用的时候.需要讲x30入栈!

    函数的参数和返回值

    ARM64下,函数的参数是存放在X0到X7(W0到W7)这8个寄存器里面的.如果超过8个参数,就会入栈.
    函数的返回值是放在X0 寄存器里面的.

    函数的局部变量

    函数的局部变量放在栈里面!

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