ARMv8中RET指令的嵌套使用

Question

令

label1

、

label2

为两组指令，均以

RET

指令结尾，并且

label2

通过链接分支到

label1

。换句话说，我们有一个如下所示的代码（为了清楚起见，我将在下文中列举一些位置）：

label1:
    # Some operations...
    # (1)
    RET

label2:
    #Some operations
    BL label1
    #(2)
    RET

我想给

label2

打电话

main

:

main:
    # Some operations...
    BL label2
    #(3)

我希望的行为是，在

label2

中分支到

main

后，从

#(3)

继续执行。然而，这种情况并非如此。当在

main

中时，我调用

BL label2

，链接寄存器保存所需返回点

#(3)

的地址，并且

label2

被执行。然而，在

label2

内部，我调用

BL label1

，用

#(2)#

替换链接寄存器。这使得

RET

之后的

#(1)

指令将执行到

#(2)

，并且

RET

之后的

#(2)

指令再次指向

#(2)

。你可以看到问题所在。

高级编程语言允许嵌套使用函数。我可以定义一个函数

f

，在其中调用一个函数

g

，每个函数都有

return

语句。所以我想要的功能必须以某种方式实现。如何顺序或嵌套调用

BL some_label

和

RET

并返回到调用

BL

的第一个位置？

我对组装很陌生，所以如果问题有点微不足道，请原谅我。

Answer 1

假设我理解这个问题。

您基本上标记了多个架构。所以我会选择一种架构。

简短的答案是将返回地址保存到堆栈中。

unsigned int more_fun ( unsigned int x );

unsigned int fun0 ( unsigned int x )
{
    return(x+1);
}

unsigned int fun1 ( unsigned int x )
{
    return(more_fun(x));
}

unsigned int fun2 ( unsigned int x )
{
    return(more_fun(x)+1);
}

Disassembly of section .text:

00000000 <fun0>:
   0:   e2800001    add r0, r0, #1
   4:   e12fff1e    bx  lr

00000008 <fun1>:
   8:   e92d4010    push    {r4, lr}
   c:   ebfffffe    bl  0 <more_fun>
  10:   e8bd4010    pop {r4, lr}
  14:   e12fff1e    bx  lr

00000018 <fun2>:
  18:   e92d4010    push    {r4, lr}
  1c:   ebfffffe    bl  0 <more_fun>
  20:   e8bd4010    pop {r4, lr}
  24:   e2800001    add r0, r0, #1
  28:   e12fff1e    bx  lr

如果没有嵌套调用，则不需要保存返回地址（在该汇编语言中显示为 lr 或链接寄存器）。额外的寄存器 r4 并不是因为 r4 在这里很特殊，而是因为编译器使用的调用约定规定了 64 位对齐的堆栈，因此它们会放入其他寄存器中，这不会影响代码/约定以使其对齐。

第二个调用一个函数，所以两件事之一，在这种情况下它可以做一个尾巴？优化并完成了这个

fun1:
b more_fun

但事实并非如此。也许只有少数人知道，但我使用的是较旧的 gcc（不是最先进的），并保留了默认值，显然是 armv4t。因此，也许出于这个原因，工具链不愿意处理手臂/拇指模式切换，但使用 BL，他们会在链接器中为您放置一个单板/蹦床。

第三个我强迫它无法进行尾部优化，这类似于你通常看到的那种事情，如果手工完成，大多数人都会写。

实际上这就是您期望编译器产生的结果：

fun2:
push {r4, lr}
bl  more_fun
add r0, r0, #1
pop {r4, lr}
bx  lr

此堆栈帧位于函数的开头和结尾

fun2:
push {r4, lr}
...
pop {r4, lr}
bx  lr

然后填写函数的内容。

相同的 gcc，但不同的 Arm 架构，随着时间的推移，添加了更多的拇指交互支持。

Disassembly of section .text:

00000000 <fun0>:
   0:   e2800001    add r0, r0, #1
   4:   e12fff1e    bx  lr

00000008 <fun1>:
   8:   eafffffe    b   0 <more_fun>

0000000c <fun2>:
   c:   e92d4010    push    {r4, lr}
  10:   ebfffffe    bl  0 <more_fun>
  14:   e2800001    add r0, r0, #1
  18:   e8bd8010    pop {r4, pc}

哦，所以如果用手写就可以在没有堆栈帧的情况下完成，就在嵌套分支之前保留您需要保留的内容，然后在恢复您需要恢复的内容之后，所以不要在函数边缘使用堆栈帧当您浏览代码时保存和恢复。这没有什么问题，这是一种非常手工的汇编方式，而不是高级语言编译的方式。

其他架构，例如arm，具有不同的...架构...调用和返回可以例如使用堆栈而不是返回寄存器。因此，在这种情况下，就返回地址而言，您只需继续拨打电话（例如 8088/86）。您最终将需要保留其他内容以进行嵌套调用，以免除返回地址之外的内容被丢弃。这是编译语言制定/选择调用约定的地方，该调用约定作为一组规则允许以通用方式构造函数，以便您可以无限地嵌套或递归。