【精品博文】ATPCS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，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和THUMB程序中子程序调用的基本规则。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。1、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R0一R3来传递参数，这时，寄存器R0～R3可以记作A1-A4。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～R11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用作过程调用时的临时寄存器（用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出栈），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。ATPCS下ARM寄存器的命名：R0a1工作寄存器R1a2工作寄存器R2a3工作寄存器R3a4工作寄存器R4v1必须保护;局部变量寄存器R5v2必须保护;局部变量寄存器R6v3必须保护;局部变量寄存器R7v4必须保护;局部变量寄存器R8v5必须保护;局部变量寄存器R9v6必须保护;局部变量寄存器R10sl栈限制R11fp帧指针R12ip指令指针R13sp栈指针R14lr连接寄存器2、堆栈使用规则：ATPCS规定堆栈为FD类型，即满递减堆栈。并且堆栈的操作是8字节对齐。而对于汇编程序来说，如果目标文件中包含了外部调用,则必须满足以下条件：（1）外部接口的数据栈一定是8位对齐的，也就是要保证在进入该汇编代码后，直到该汇编程序调用外部代码之间，数据栈的栈指针变化为偶数个字；（2）在汇编程序中使用PRESERVE8伪操作告诉连接器，本汇编程序是8字节对齐的。3、参数的传递规则：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子程序和参数个数可变的子程序。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来进行参数传递,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，将所有参数看做是存放在连续的内存单元中的字数据。然后，依次将各名字数据传送到寄存器R0,R1,R2,R3；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：（1）各个浮点参数按顺序处理；（2）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1.结果为一个32位的整数时，可以通过寄存器R0返回。2.结果为一个64位整数时，可以通过R0和R1返回，依此类推。3.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。4.结果为一个复合的浮点数时，可以通过寄存器f0-fN或者d0~dN来返回。5.对于位数更多的结果，需要通过调用内存来传递。