• 介紹
• 寄存器命名
• 設計關鍵
• 一致性
• 棧
• 回溯結構
• 實際參數
• 函數退出
• 建立棧回溯結構
• APCS 標準
• 對編碼有用的東西

介紹

APCS 定義了:

• 對寄存器使用的限制。
• 使用棧的慣例。
• 在函數調用之間傳遞/返回參數。
• 可以被‘回溯’的基于棧的結構的格式，用來提供從失敗點到程序入口的函數(和給予的參數)的列表。

APCS 不一個單一的給定標準，而是一系列類似但在特定條件下有所區(qū)別的標準。例如，APCS-R (用于 RISC OS)規(guī)定在函數進入時設置的標志必須在函數退出時復位。在 32 位標準下，并不是總能知道進入標志的(沒有 USR_CPSR)，所以你不需要恢復它們。如你所預料的那樣，在不同版本間沒有相容性。希望恢復標志的代碼在它們未被恢復的時候可能會表現失常...

如果你開發(fā)一個基于 ARM 的系統，不要求你去實現 APCS。但建議你實現它，因為它不難實現，且可以使你獲得各種利益。但是，如果要寫用來與編譯后的 C 連接的匯編代碼，則必須使用 APCS。編譯器期望特定的條件，在你的加入(add-in)代碼中必須得到滿足。一個好例子是 APCS 定義 a1 到 a4 可以被破壞，而 v1 到 v6 必須被保護?，F在我確信你正在撓頭并自言自語“a 是什么? v 是什么?”。所以首先介紹 APCS-R 寄存器定義...

寄存器命名

APCS 對我們通常稱為 R0 到 R14 的寄存器起了不同的名字。使用匯編器預處理器的功能，你可以定義 R0 等名字，但在你修改其他人寫的代碼的時候，最好還是學習使用 APCS 名字。

譯注：ip 是指令指針的簡寫。

這些名字不是由標準的 Acorn 的 objasm(版本 2.00)所定義的，但是 objasm 的后來版本，和其他匯編器(比如 Nick Robert 的 ASM)定義了它們。要定義一個寄存器名字，典型的，你要在程序最開始的地方使用RN宏指令(directive):

a1     RN      0a2     RN      1a3     RN      2...等...r13    RN      13sp     RN      13r14    RN      14lr     RN      r14pc     RN      15

1. 寄存器可以定義多個名字 - 你可以定義‘r13’和‘sp’二者。
2. 寄存器可以定義自前面定義的寄存器 - ‘lr’定義自叫做‘r14’的寄存器。
   (對于 objasm 是正確的，其他匯編器可能不是這樣)

設計關鍵

• 函數調用應當快、小、和易于(由編譯器來)優(yōu)化。
• 函數應當可以妥善處理多個棧。
• 函數應當易于寫可重入和可重定位的代碼；主要通過把可寫的數據與代碼分離來實現。
• 但是最重要的是，它應當簡單。這樣匯編編程者可以非常容易的使用它的設施，而調試者能夠非常容易的跟蹤程序。

一致性

棧

可以有多個棧區(qū)(chunk)。它們可以位于內存中的任何地址，這里沒有提供規(guī)范。典型的，在可重入方式下執(zhí)行的時候，這將被用于為相同的代碼提供多個棧；一個類比是 FileCore，它通過簡單的設置‘狀態(tài)’信息和并按要求調用相同部分的代碼，來向當前可獲得的 FileCore 文件系統(ADFS、RAMFS、IDEFS、SCSIFS 等)提供服務。

回溯結構

回溯結構是:

地址高端保存代碼指針        [fp]         fp 指向這里返回 lr 值          [fp, #-4] 返回 sp 值          [fp, #-8] 返回 fp 值          [fp, #-12]  指向下一個結構 [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]                          三個字[保存的 f6]                          三個字[保存的 f5]                          三個字[保存的 f4]                          三個字地址低端

這個結構包含 4 至 27 個字，在方括號中的是可選的值。如果它們存在，則必須按給定的次序存在(例如，在內存中保存的 a3 下面可以是保存的 f4，但 a2-f5 則不能存在)。浮點值按‘內部格式’存儲并占用三個字(12 字節(jié))。

fp 寄存器指向當前執(zhí)行的函數的?；厮萁Y構。返回 fp 值應當是零，或者是指向由調用了這個當前函數的函數建立的棧回溯結構的一個指針。而這個結構中的返回 fp 值是指向調用了調用了這個當前函數的函數的函數的?；厮萁Y構的一個指針；并以此類推直到第一個函數。

在函數退出的時候，把返回連接值、返回 sp 值、和返回 fp 值裝載到 pc、sp、和 fp 中。

#include void one(void);void two(void);void zero(void);int main(void){one();return 0;}void one(void){zero();two();return;}void two(void){printf("main...one...two/n");return;}void zero(void){return;}當它在屏幕上輸出消息的時候，APCS 回溯結構將是:fp ----> two_structurereturn linkreturn spreturn fp  ----> one_structure...              return linkreturn spreturn fp  ----> main_structure...              return linkreturn spreturn fp  ----> 0...

為了更細致的理解，下面是代碼是 Norcroft C v4.00 為上述代碼生成的...

AREA |C$code|, CODE, READONLYIMPORT  |__main||x$codeseg|B       |__main|DCB     &6d,&61,&69,&6eDCB     &00,&00,&00,&00DCD     &ff000008IMPORT  |x$stack_overflow|EXPORT  oneEXPORT  mainmainMOV     ip, spSTMFD   sp!, {fp,ip,lr,pc}SUB     fp, ip, #4CMPS    sp, slBLLT    |x$stack_overflow|BL      oneMOV     a1, #0LDMEA   fp, {fp,sp,pc}^DCB     &6f,&6e,&65,&00DCD     &ff000004EXPORT  zeroEXPORT  twooneMOV     ip, spSTMFD   sp!, {fp,ip,lr,pc}SUB     fp, ip, #4CMPS    sp, slBLLT    |x$stack_overflow|BL      zeroLDMEA   fp, {fp,sp,lr}B       twoIMPORT  |_printf|twoADD     a1, pc, #L000060-.-8B       |_printf|L000060DCB     &6d,&61,&69,&6eDCB     &2e,&2e,&2e,&6fDCB     &6e,&65,&2e,&2eDCB     &2e,&74,&77,&6fDCB     &0a,&00,&00,&00zeroMOVS    pc, lrAREA |C$data||x$dataseg|END

保存代碼指針包含這條設置回溯結構的指令(STMFD ...)的地址再加上 12 字節(jié)。記住，對于 26-bit 代碼，你需要去除其中的 PSR 來得到實際的代碼地址。

現在我們查看剛進入函數的時候:

• pc總是包含下一個要被執(zhí)行的指令的位置。
• lr(總是)包含著退出時要裝載到pc中的值。在 26-bit 位代碼中它還包含著 PSR。
• sp指向當前的棧塊(chunk)限制，或它的上面。這是用于復制臨時數據、寄存器和類似的東西到其中的地方。在 RISC OS 下，你有可選擇的至少 256 字節(jié)來擴展它。
• fp要么是零，要么指向回溯結構的最當前的部分。
• 函數實參布置成(下面)描述的那樣。

實際參數

• 前 4 個整數實參(或者更少!)被裝載到 a1 - a4。
• 前 4 個浮點實參(或者更少!)被裝載到 f0 - f3。
• 其他任何實參(如果有的話)存儲在內存中，用進入函數時緊接在 sp 的值上面的字來指向。換句話說，其余的參數被壓入棧頂。所以要想簡單。最好定義接受 4 個或更少的參數的函數。

函數退出

• 如果函數返回一個小于等于一個字大小的值，則把這個值放置到 a1 中。
• 如果函數返回一個浮點值，則把它放入 f0 中。
• sp、fp、sl、v1-v6、和 f4-f7 應當被恢復(如果被改動了)為包含在進入函數時它所持有的值。
  我測試了故意的破壞寄存器，而結果是(經常在程序完全不同的部分)出現不希望的和奇異的故障。
• ip、lr、a2-a4、f1-f3 和入棧的這些實參可以被破壞。

建立?；厮萁Y構

function_name_labelMOV     ip, spSTMFD   sp!, {fp,ip,lr,pc}SUB     fp, ip, #4

下一個任務是檢查?？臻g。如果不需要很多空間(小于 256 字節(jié))則你可以使用:

CMPS    sp, slBLLT    |x$stack_overflow|這是 C 版本 4.00 處理溢出的方式。在以后的版本中，你要調用 |__rt_stkovf_split_small|。

接著做你自己的事情...

通過下面的指令完成退出:

LDMEA   fp, {fp,sp,pc}^

用在回溯中的對這個協議的一個擴展是把函數名字嵌入到代碼中。緊靠在函數(和MOV ip, sp)的前面的應該是:

DCD     &ff0000xx

所以一個完整的?；厮荽a應當是:

DCB     "my_function_name", 0, 0, 0, 0DCD     &ff000010my_function_nameMOV     ip, spSTMFD   sp!, {fp, ip, lr, pc}SUB     fp, ip, #4CMPS    sp, sl                    ; 如果你不使用棧BLLT    |x$stack_overflow|        ; 則可以省略...處理...LDMEA   fp, {fp, sp, pc}^

如果你不使用棧，并且你不需要保存任何寄存器，并且你不調用任何東西，則沒有必要設置 APCS 塊(但在調試階段對跟蹤問題仍是有用的)。在這種情況下你可以:

my_simple_function...處理...MOVS    pc, lr

APCS 標準

APCS-A
就是 APCS-Arthur；由早期的 Arthur 所定義。它已經被廢棄，原因是它有不同的寄存器定義(對于熟練的 RISC OS 程序員它是某種異類)。它用于在 USR 模式下運行的 Arthur 應用程序。不應該使用它。

• sl = R13, fp = R10, ip = R11, sp = R12, lr = R14, pc = R15。
• PRM (p4-411) 中說“用r12作為sp，而不是在體系上更自然的r13，是歷史性的并先于 Arthur 和 RISC OS 二者。”
• 棧是分段的并可按需要來擴展。
• 26-bit 程序計數器。
• 不在 FP 寄存器中傳遞浮點實參。
• 不可重入。標志必須被恢復。

APCS-R
就是 APCS-RISC OS。用于 RISC OS 應用程序在 USR 模式下進行操作；或在 SVC 模式下的模塊/處理程序。

• sl = R10, fp = R11, ip = R12, sp = R13, lr = R14, pc = R15。
• 它是唯一的最通用的 APCS 版本。因為所有編譯的 C 程序都使用 APCS-R。
• 顯式的棧限制檢查。
• 26-bit 程序計數器。
• 不在 FP 寄存器中傳遞浮點實參。
• 不可重入。標志必須被恢復。

APCS-U
就是 APCS-Unix，Acorn 的 RISCiX 使用它。它用于 RISCiX 應用程序(USR 模式)或內核(SVC 模式)。

• sl = R10, fp = R11, ip = R12, sp = R13, lr = R14, pc = R15。
• 隱式的棧限制檢查(使用 sl)。
• 26-bit 程序計數器。
• 不在 FP 寄存器中傳遞浮點實參。
• 不可重入。標志必須被恢復。

APCS-32
它是 APCS-2(-R 和 -U)的一個擴展，允許 32-bit 程序計數器，并且從執(zhí)行在 USR 模式下的一個函數中退出時，允許標志不被恢復。其他事情同于 APCS-R。
Acorn C 版本 5 支持生成 32-bit 代碼；在用于廣域調試的 32 位工具中，它是最完整的開發(fā)發(fā)行。一個簡單的測試是要求你的編譯器導出匯編源碼(而不是制作目標代碼)。你不應該找到:
MOVS PC, R14
或者
LDMFD R13!, {Rx-x, PC}^

對編碼有用的東西

my_function_nameMOV     ip, spSTMFD   sp!, {fp, ip, lr, pc}SUB     fp, ip, #4...處理...[ {CONFIG} = 26LDMEA   fp, {fp, sp, pc}^|LDMEA   fp, {fp, sp, pc}]

測試是否處于 32 位? 如果你要求你的代碼有適應性，有一個最簡單的方法來確定處理器的 PC 狀態(tài)：

TEQ     PC, PC     ; 對于 32 位是 EQ；對于 26 位是 NE

使用它你可以確定:

• 26 位 PC，可能是 APCS-R 或 APCS-32。
• 32 位 PC，不能 APCS-R。所有 26-bit 代碼(TEQP 等)面臨著失敗!