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C程序与汇编程序混合编程

2013年10月29日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1689字 ⁄ 字号 评论关闭

C程序与汇编程序相互调用规则
为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用,必须为子程序间的调用规
定一定的规则。
ATPCS,即ARM Thumb过程调用标准(ARM/Thumb Procedure Call
Standard)
,是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则,它规定了一些子程序间调用
的基本规则,如子程序调用过程中的寄存器的使用规则,堆栈的使用规则,参数的传递规则
等。
下面结合实际介绍几种
ATPCS
规则,如果读者想了解更多的规则,可以查看相关的书
籍。


1
基本ATPCS

基本ATPCS规定了在子程序调用时的一些基本规则,包括下面3方面的内容:
(1)各寄存器的使用规则及其相应的名称。
(2)数据栈的使用规则。
(3)参数传递的规则。
相对于其它类型的ATPCS,满足基本ATPCS的程序的执行速度更快,所占用的内存更少。
但是它不能提供以下的支持: ARM程序和Thumb程序相互调用, 数据以及代码的位置无关
的支持,子程序的可重入性,数据栈检查的支持。
而派生的其他几种特定的
ATPCS就是在基本ATPCS
的基础上再添加其他的规则而形成
的。其目的就是提供上述的功能。



2 寄存器的使用规则
寄存器的使用必须满足下面的规则:
    (1) 子程序间通过寄存器R0~R3来传递参数。这时,寄存器R0~R3可以记作A0~A3。
     被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0~R3的内容。

(2) 在子程序中,使用寄存器R4~Rll来保存局部变量。这时,寄存器R4~R11可以
记作V1~V8。如果在子程序中使用到了寄存器V1~V8中的某些寄存器,子程序进入时必须
保存这些寄存器的值,在返回前必须恢复这些寄存器的值;对于子程序中没有用到的寄存器
则不必进行这些操作。在Thumb程序中,通常只能使用寄存器R4~R7来保存局部变量。

(3) 寄存器R12用作子程序间scratch寄存器,记作IP。在子程序间的连接代码段中
常有这种使用规则。

(4) 寄存器R13用作数据栈指针,记作SP。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。
寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

(5) 寄存器R14称为连接寄存器,记作LR。它用于保存子程序的返回地址。如果在
子程序中保存了返回地址,寄存器R14则可以用作其他用途。

(6) 寄存器R15是程序计数器,记作PC。它不能用作其他用途。

3.
参数传递规则

根据参数个数是否固定可以将子程序分为参数个数固定的(nonvariadic)子程序和参数
个数可变的(variadic)子程序。这两种子程序的参数传递规则是不同的。

1)参数个数可变的子程序参数传递规则
对于参数个数可变的子程序,当参数不超过4个时,可以使用寄存器R0~R3来传递参
数;当参数超过4个时,还可以使用数据栈来传递参数。

在参数传递时,将所有参数看作是存放在连续的内存字单元中的字数据。然后,依次将
各字数据传送到寄存器R0、R1、R2、R3中,如果参数多于4个,将剩余的字数据传送到数
据栈中,入栈的顺序与参数顺序相反,即最后一个字数据先入栈。按照上面的规则,一个浮
点数参数可以通过寄存器传递,也可以通过数据栈传递,也可能一半通过寄存器传递,另一
半通过数据栈传递。

(2)参数个数固定的子程序参数传递规则
对于参数个数固定的子程序,参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同。
如果系统包含浮点运算的硬件部件,浮点参数将按照下面的规则传递:

· 各个浮点参数按顺序处理。
· 为每个浮点参数分配FP寄存器。
· 分配的方法是,满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的FP寄存器。第一
个整数参数,通过寄存器R0~R3来传递。其他参数通过数据栈传递。

(3)子程序结果返回规则
子程序中结果返回的规则如下:
· 结果为一个32位的整数时,可以通过寄存器R0返回。
· 结果为一个64位整数时,可以通过寄存器R0和Rl返回,依次类推。
· 结果为一个浮点数时,可以通过浮点运算部件的寄存器f0、d0或者s0来返回。
· 结果为复合型的浮点数(如复数)时,可以通过寄存器f0~fN或者d0~dN来返回。
· 对于位数更多的结果,需要通过内存来传递。

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