学习 SPARC 汇编中函数调用的基本示例

Posted 2023-02-16

【中文标题】学习 SPARC 汇编中函数调用的基本示例

【英文标题】：Learning about basic example of function call in SPARC assembly

【发布时间】：2014-12-06 23:53:28

【问题描述】：

我正在通过一个简单的示例学习 SPARC 汇编，您可以在下面看到。我有几个关于这个例子的问题，它显示了一个过程的传递参数。

在主要部分，我将5 设置为第一个输入参数%o0，将7 设置为第二个输入参数%o1。之后，我将这些寄存器的总和放入%o2。然后，我调用打印这个总和的“测试”函数。

fmt0:
  .asciz "%d\n"
  .align 4

.global main

main:
  save %sp, -64, %sp
  mov 5, %o0
  mov 7, %o1
  add %o0, %o1, %o2
  !st %o2, [%fp-4]   for storing %o2 at adress %fp-4 
  call test
  nop
  ret

test:
  mov %i2, %o1
  !ld [%fp-4], %o1   for loading from %fp-4 into %o1
  set fmt0, %o0
  call printf
  nop
  ret

使用上面的代码，它会打印值“-273929364”而不是“12”（使用 gcc 编译）。

“mov %i2, %o1”似乎不起作用。我知道主部分中的%o2 寄存器在被调用过程中变为%i2，但是为什么我不能使用此“mov”指令将%i2 的值直接设置为%o1 寄存器？

第二个问题：如果我取消注释主要部分中的说明“st %o2, [%fp-4]”和测试功能中的“ld [%fp-4], %o1”并注释“mov %i2, %o1”，它会正确打印“12”。我们如何知道正确的偏移量作为传递参数的函数？

据我所知，%sp 在“save %sp, -64, %sp”指令之后变成了%fp？ %fp 在 main section 和 test function 中有相同的值吗？

最后，我在不同的示例中看到了指令“call function, 0”或“call printf, 0”：为什么我必须在调用的函数名称后添加一个“0”？这是返回值吗（如int main(void) ... return 0;）？

感谢您的帮助

【参考方案1】：

我知道主要部分中的 %o2 寄存器在被调用时变为 %i2 程序，但为什么我不能直接将 %i2 的值设置为 %o1 用这个“mov”指令注册？

%o 寄存器仅在执行save 后变为%i，通常在被调用函数的开头。在您的示例中，test 函数没有 save/restore。

旋转寄存器窗口的是save/restore，而不是call/ret。由于test 不是叶函数（它从内部调用printf），它必须有自己的寄存器窗口。所以你必须用save/restore包装test函数：

test:
  save %sp, -64, %sp
  mov %i2, %o1
  set fmt0, %o0
  call printf
   nop
  ret
   restore

否则，您的参数仍然可以通过%i2 获得，但无论如何代码都是错误的，因为call printf 指令会破坏存储在%o7 中的test 返回地址。

更新。

关于编辑建议中的问题（顺便说一句，不要这样做，而是在 cmets 中提问）：

如果 %o7 在非叶过程中被覆盖，如何规避这个问题 问题？我认为我必须在开头推 %o7 另一个寄存器中的非叶过程并在最后弹出它，即 嵌套过程调用后，是不是？

在非叶子程序的情况下没有问题：save/restore 解决问题。您可能将save 视为“批量”推送：它为您提供了一个新的寄存器窗口——一组16 个寄存器（8 个%i + 8 个%l）在嵌套过程调用中保留它们的值。相应地，restore 会将您带回到之前保存的窗口。

所有%o 寄存器都可以通过%i 在新窗口中访问。也就是说，调用者将参数设置为%o0 .. %o5（最多6 个，因为%o6 和%o7 是为堆栈指针和返回地址保留的）。被调用者生成save 并从%i0 .. %i5 获取参数。如果它想要返回一个值，它会将其放入%i0。返回时会生成restore，调用者可以在%o0 中看到返回值（如果有）。

这也回答了你的另一个问题：

据我所知，%sp 在 "save %sp, -64, %sp" 之后变成 %fp 操作说明？在主要部分和测试中具有相同的 %fp 值 功能？

%sp 只是%o6 的别名，%fp 是%i6 的别名。除了旋转窗口，save 还可以像序号add 指令一样添加值。 save %sp, -64, %sp 的含义如下：取旧窗口的 %sp 值，旋转窗口（@98​​7654367@ 变为 %fp），将 -64 添加到该值并将结果放入 的 %sp新的窗口。

换句话说，

save %sp, -64, %sp

做同样的事情

save
add %fp, -64, %sp  ! notice that the source register is now %fp, not %sp

顺便说一句，-64 只是寄存器窗口的大小（16 个寄存器，每个 4 个字节）。它是负数，因为堆栈向下增长。

这是一个excellent answer 解释 SPARC 寄存器窗口的概念。

更新。 2

刚刚注意到您的“寻找来自可靠和/或官方来源的答案”声明。 SPARC v8 architecture manual 是必读的，尤其是涉及延迟槽、寄存器窗口、叶过程优化和软件注意事项的章节。

【讨论】：

restore 不应该出现在ret 之前吗？

在我的代码中restore 在ret 的延迟槽中执行（注意一个空格缩进）。但是，您可以先执行restore，但在这种情况下，您应该使用retl（从%o7 获取返回地址），而不是ret（%i7）。

@EldarAbusalimov 我以前没有见过单空格缩进。只是为了澄清一下，那个缩进表示该指令是在前一条指令的延迟槽中执行的？

@Jonathon 是的，你是对的。这只是 SPARC 组装的协议 (AFAIK)。我在一些项目中看到过它，例如在 Linux 内核中。唯一的目的是提高代码的可读性。

@EldarAbusalimov 我不明白为什么我们应该把retl 放在restore 之后。实际上，在这种情况下，恢复是在retl 之前执行的（在延迟槽中），所以%o7在这两种情况下都变成%i7（restore 在ret 之后和ret 在restore 之后）