📄 apcs 简介.htm
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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<!-- saved from url=(0055)http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html -->
<HTML><HEAD><TITLE>APCS introduction</TITLE>
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<META http-equiv=Content-Language content=zh-cn>
<META content="MSHTML 6.00.2600.0" name=GENERATOR>
<META content=FrontPage.Editor.Document name=ProgId></HEAD>
<BODY text=#000000 vLink=#002288 link=#0022dd bgColor=#f0f0f0>
<TABLE width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD align=middle width=100></TD>
<TD>
<H1 align=center><FONT color=#800080>APCS 简介</FONT></H1>
<H3 align=center><FONT color=#800080>(ARM 过程调用标准)</FONT></H3></TD>
<TD align=middle width=100></TD></TR></TBODY></TABLE>
<UL>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#01">介绍</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#02">寄存器命名</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#03">设计关键</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#04">一致性</A>
<LI><A href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#05">栈</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#06">回溯结构</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#07">实际参数</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#08">函数退出</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#09">建立栈回溯结构</A>
<LI><A href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#10">APCS
标准</A>
<LI><A
href="http://www.linuxforum.net/books/mhss/arm/apcsintro.html#11">对编码有用的东西</A>
</LI></UL>
<P> </P>
<H2><A name=01>介绍</A></H2><B>APCS</B>，ARM 过程调用标准(<FONT color=#0000ff>A</FONT>RM
<FONT color=#0000ff>P</FONT>rocedure <FONT color=#0000ff>C</FONT>all <FONT
color=#0000ff>S</FONT>tandard)，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自
C、 Pascal、也可以是用汇编语言写成的。
<P>APCS 定义了:
<UL>
<LI>对寄存器使用的限制。
<LI>使用栈的惯例。
<LI>在函数调用之间传递/返回参数。
<LI>可以被‘回溯’的基于栈的结构的格式，用来提供从失败点到程序入口的函数(和给予的参数)的列表。 </LI></UL>
<P>APCS 不一个单一的给定标准，而是一系列类似但在特定条件下有所区别的标准。例如，APCS-R (用于 RISC
OS)规定在函数进入时设置的标志必须在函数退出时复位。在 32 位标准下，并不是总能知道进入标志的(没有
USR_CPSR)，所以你不需要恢复它们。如你所预料的那样，在不同版本间没有相容性。希望恢复标志的代码在它们未被恢复的时候可能会表现失常...
<P>如果你开发一个基于 ARM 的系统，不要求你去实现 APCS。但建议你实现它，因为它不难实现，且可以使你获得各种利益。但是，如果要写用来与编译后的 C
连接的汇编代码，则必须使用 APCS。编译器期望特定的条件，在你的加入(add-in)代码中必须得到满足。一个好例子是 APCS 定义 a1 到 a4
可以被破坏，而 v1 到 v6 必须被保护。现在我确信你正在挠头并自言自语“a 是什么? v 是什么?”。所以首先介绍 APCS-R 寄存器定义...
<P>
<H2><A name=02>寄存器命名</A></H2>
<P align=left>APCS 对我们通常称为 R0 到 R14 的寄存器起了不同的名字。使用汇编器预处理器的功能，你可以定义 R0
等名字，但在你修改其他人写的代码的时候，最好还是学习使用 APCS 名字。
<P align=left>
<CENTER>
<P></P>
<TABLE>
<TBODY>
<TR align=middle bgColor=#cccccc>
<TD colSpan=3>寄存器名字</TD></TR>
<TR bgColor=#dddddd>
<TD><CODE>Reg # </CODE></TD>
<TD><CODE>APCS </CODE></TD>
<TD>意义</TD>
<TR>
<TD><CODE>R0</CODE></TD>
<TD><CODE>a1</CODE></TD>
<TD>工作寄存器</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R1</CODE></TD>
<TD><CODE>a2</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R2</CODE></TD>
<TD><CODE>a3</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R3</CODE></TD>
<TD><CODE>a4</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R4</CODE></TD>
<TD><CODE>v1</CODE></TD>
<TD>必须保护</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R5</CODE></TD>
<TD><CODE>v2</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R6</CODE></TD>
<TD><CODE>v3</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R7</CODE></TD>
<TD><CODE>v4</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R8</CODE></TD>
<TD><CODE>v5</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R9</CODE></TD>
<TD><CODE>v6</CODE></TD>
<TD align=middle>"</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R10</CODE></TD>
<TD><CODE>sl</CODE></TD>
<TD>栈限制</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R11</CODE></TD>
<TD><CODE>fp</CODE></TD>
<TD>桢指针</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R12</CODE></TD>
<TD><CODE>ip</CODE></TD>
<TD></TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R13</CODE></TD>
<TD><CODE>sp</CODE></TD>
<TD>栈指针</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R14</CODE></TD>
<TD><CODE>lr</CODE></TD>
<TD>连接寄存器</TD></TR>
<TR>
<TD><CODE>R15</CODE></TD>
<TD><CODE>pc</CODE></TD>
<TD>程序计数器</TD></TR></TBODY></TABLE></CENTER>
<P> 译注：ip 是指令指针的简写。
<P>这些名字不是由标准的 Acorn 的 objasm(版本 2.00)所定义的，但是 objasm 的后来版本，和其他汇编器(比如 Nick Robert
的 ASM)定义了它们。要定义一个寄存器名字，典型的，你要在程序最开始的地方使用 <CODE>RN</CODE> 宏指令(directive): <PRE>a1 RN 0
a2 RN 1
a3 RN 2
...等...
r13 RN 13
sp RN 13
r14 RN 14
lr RN r14
pc RN 15
</PRE>这个例子展示了一些重要的东西:
<OL>
<LI>寄存器可以定义多个名字 - 你可以定义‘r13’和‘sp’二者。
<LI>寄存器可以定义自前面定义的寄存器 - ‘lr’定义自叫做‘r14’的寄存器。<BR>(对于 objasm 是正确的，其他汇编器可能不是这样)
</LI></OL>
<H2><A name=03>设计关键</A></H2>
<UL>
<LI>函数调用应当快、小、和易于(由编译器来)优化。
<LI>函数应当可以妥善处理多个栈。
<LI>函数应当易于写可重入和可重定位的代码；主要通过把可写的数据与代码分离来实现。
<LI>但是最重要的是，它应当简单。这样汇编编程者可以非常容易的使用它的设施，而调试者能够非常容易的跟踪程序。 </LI></UL>
<P>
<H2><A name=04>一致性</A></H2>程序的遵循 APCS 的部分在调用外部函数时被称为“一致”。在程序执行期间的所有时候都遵循 APCS
(典型的，由编译器生成的程序)被称为“严格一致”。协议指出，假如你遵守正确的进入和退出参数，你可以在你自己的函数范围内做你需要的任何事情，而仍然保持一致。这在有些时候是必须的，比如在写
SWI 伪装(veneers)的时候使用了许多给实际的 SWI 调用的寄存器。
<P>
<H2><A
name=05>栈</A></H2>栈是链接起来的‘桢’的一个列表，通过一个叫做‘回溯结构’的东西来链接它们。这个结构存储在每个桢的高端。按递减地址次序分配栈的每一块。寄存器
<CODE>sp</CODE> 总是指向在最当前桢中最低的使用的地址。这符合传统上的满降序栈。在 APCS-R 中，寄存器 <CODE>sl</CODE>
持有一个栈限制，你递减 <CODE>sp</CODE> 不能低于它。在当前栈指针和当前栈之间，不应该有任何其他 APCS
函数所依赖的东西，在被调用的时候，函数可以为自己设置一个栈块。
<P>可以有多个栈区(chunk)。它们可以位于内存中的任何地址，这里没有提供规范。典型的，在可重入方式下执行的时候，这将被用于为相同的代码提供多个栈；一个类比是
FileCore，它通过简单的设置‘状态’信息和并按要求调用相同部分的代码，来向当前可获得的 FileCore
文件系统(ADFS、RAMFS、IDEFS、SCSIFS 等)提供服务。
<P> </P>
<H2><A name=06>回溯结构</A></H2>寄存器 <CODE>fp</CODE>
(桢指针)应当是零或者是指向栈回溯结构的列表中的最后一个结构，提供了一种追溯程序的方式，来反向跟踪调用的函数。
<P>回溯结构是: <PRE>地址高端
保存代码指针 [fp] fp 指向这里
返回 lr 值 [fp, #-4]
返回 sp 值 [fp, #-8]
返回 fp 值 [fp, #-12] 指向下一个结构
[保存的 sl]
[保存的 v6]
[保存的 v5]
[保存的 v4]
[保存的 v3]
[保存的 v2]
[保存的 v1]
[保存的 a4]
[保存的 a3]
[保存的 a2]
[保存的 a1]
[保存的 f7] 三个字
[保存的 f6] 三个字
[保存的 f5] 三个字
[保存的 f4] 三个字
地址低端
</PRE>
<P>这个结构包含 4 至 27 个字，在方括号中的是可选的值。如果它们存在，则必须按给定的次序存在(例如，在内存中保存的 a3 下面可以是保存的 f4，但
a2-f5 则不能存在)。浮点值按‘内部格式’存储并占用三个字(12 字节)。</P>
<P>fp 寄存器指向当前执行的函数的栈回溯结构。返回 fp 值应当是零，或者是指向由调用了这个当前函数的函数建立的栈回溯结构的一个指针。而这个结构中的返回
fp 值是指向调用了调用了这个当前函数的函数的函数的栈回溯结构的一个指针；并以此类推直到第一个函数。
<P>在函数退出的时候，把返回连接值、返回 sp 值、和返回 fp 值装载到 pc、sp、和 fp 中。 <PRE> #include <stdio.h>
void one(void);
void two(void);
void zero(void);
int main(void)
{
one();
return 0;
}
void one(void)
{
zero();
two();
return;
}
void two(void)
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