函數(shù)的本質(zhì)
1.寄存器
CPU除了有控制器峡眶、運算器還有寄存器覆山。其中寄存器的作用就是臨時存儲數(shù)據(jù)。
CPU的運算速度是非扯擞祝快的礼烈，為了性能CPU在內(nèi)部開辟一小塊臨時存儲區(qū)域，并在進行運算時先將數(shù)據(jù)從內(nèi)存復(fù)制到這一小塊臨時存儲區(qū)域中婆跑，運算時就在這一小塊的臨時存儲區(qū)域內(nèi)進行此熬。我們稱這一小塊臨時存儲區(qū)域為寄存器。
對于 arm64 系的 CPU 來說滑进，如果寄存器以 x 開頭則表明的是一個 64 位的寄存器犀忱，如果以 w 開頭則表明是一個 32 位的寄存器，在系統(tǒng)中沒有提供 16 位和 8 位的寄存器供訪問和使用扶关。其中 32 位的寄存器是 64 位寄存器的低 32 位部分并不是獨立存在的阴汇。
1.1 SP 寄存器
SP 寄存器是保存棧頂?shù)刂?/p>
1.2 FP 寄存器
FP 寄存器 也稱為 x29 寄存器屬于通用寄存器,但是在某些時候會利用它保存棧底地址
1.3 LR寄存器
LR寄存器 也稱為 x30 寄存器, 保存的要執(zhí)行的下一條指令的地址
1.4 浮點和向量寄存器
因為浮點數(shù)的存儲以及其運算的特殊性, CPU 中專門提供浮點數(shù)寄存器來處理浮點數(shù)
- 浮點寄存器 64位: D0 - D31 32位: S0 - S31
現(xiàn)在的CPU支持向量運算.(向量運算在圖形處理相關(guān)的領(lǐng)域用得非常的多)為了支持向量計算系統(tǒng)了也提供了眾多的向量寄存器.
- 向量寄存器 128位: V0 - V31
2 高速緩存
iPhoneX 上搭載的 ARM 處理器 A11 它的 1 級緩存的容量是 64KB，2 級緩存的容量 8M.
CPU 每執(zhí)行一條指令前都需要從內(nèi)存中將指令讀取到 CPU 內(nèi)并執(zhí)行节槐。而寄存器的運行速度相比內(nèi)存讀寫要快很多,為了性能, CPU 還集成了一個高速緩存存儲區(qū)域. 當程序在運行時搀庶，先將要執(zhí)行的指令代碼以及數(shù)據(jù)復(fù)制到高速緩存中去(由操作系統(tǒng)完成). CPU 直接從高速緩存依次讀取指令來執(zhí)行.
1.4.3 bl指令
CPU 從何處執(zhí)行指令是由 pc 中的內(nèi)容決定的，我們可以通過改變pc的內(nèi)容來控制CPU執(zhí)行目標指令
-
ARM64 提供了一個 mov 指令（傳送指令）铜异，可以用來修改大部分寄存器的值哥倔，比如
- mov x0,#10、mov x1,#20
但是揍庄，mov 指令不能用于設(shè)置 pc 的值咆蒿，ARM64 沒有提供這樣的功能
ARM64 提供了另外的指令來修改 PC 的值，這些指令統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令，最簡單的是 bl 指令
3 棧
棧: 是一種具有特殊的訪問方式的存儲空間(先進后出)
- 棧與堆有什么區(qū)別?
- 在內(nèi)存中,棧操作是從高地址到低地址,然而堆是從低地址到高地址
在 ARM64 中, 棧操作都是以16字節(jié)(0x10)對齊的, 換句話說就是棧拉伸空間時都是以16字節(jié)為倍數(shù).
3.1 關(guān)于內(nèi)存讀寫的指令
讀/寫數(shù)據(jù)都是往高地址讀/寫
3.1.1 STR 指令
STR 是 store from a register into mermory 的縮寫,意思就是將數(shù)據(jù)從寄存器中讀取出來,然后再存到內(nèi)存中去.
3.1.2 LDR 指令
- LDR* 是 load from mermory into a registe 的縮寫,意思就是將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取出來,寫入寄存器中去.
STP 和 LDP 指令是用來操作兩個寄存器的, 而上面兩條指令只能操作一個寄存器.
來個栗子
使用32個字節(jié)空間作為這段程序的椑啵空間,然后利用棧將 x0 和 x1 的值進行交換.
sub sp, sp, #0x20 ;拉伸椄В空間32個字節(jié)
stp x0, x1, [sp, #0x10] ;sp往上加16個字節(jié),存放x0 和 x1
ldp x1, x0, [sp, #0x10] ;將sp偏移16個字節(jié)的值取出來,放入x1 和 x0
3.2 BL 指令
BL 指令的作用:
- 將下一條指令的地址放入 x30(LR) 寄存器中去
- 跳轉(zhuǎn)到標號處執(zhí)行指令
思考:
現(xiàn)在有兩段代碼, 假設(shè)程序先執(zhí)行A,請寫出指令執(zhí)行順序.最終寄存器x0的值是多少?
_A:
mov x0,#0xa0
mov x1,#0x00
add x1, x0, #0x14
mov x0,x1
bl _B
mov x0,#0x0
ret
_B:
add x0, x0, #0x10
ret
3.3 RET指令
RET 指令會默認使用存放在 x30(LR) 寄存器中的值
ARM64 平臺的特色指令,它面向硬件做了優(yōu)化處理的.
4 函數(shù)
4.1 函數(shù)的參數(shù)和返回值
ARM64 下, 函數(shù)的參數(shù)是存放在 x0 到 x7 (w0 到 w7)這8個寄存器里面的.如果超過8個參數(shù),就會入棧.
函數(shù)的返回值是放在 x0 寄存器里面的.
4.2 函數(shù)的局部變量和全局變量
函數(shù)的局部變量放在棧里面!
