背景：
????最近在某個RTOS上遇到一個系統(tǒng)BUG，幾經(jīng)折騰通砍，終于將其斬于馬下冤灾。結(jié)局美好前域，過程卻很曲折，在分析定位問題的時候韵吨，順便把ARM上C函數(shù)調(diào)用stack frame機(jī)制捋了一遍匿垄，記錄并分享一下。
概念：
棧：
1）從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的角度來理解归粉，棧是一種描述先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)椿疗；
2）從進(jìn)程的內(nèi)存空間角度來理解，棧是一種特殊的內(nèi)存段糠悼，用于存放局部變量变丧、函數(shù)參數(shù)、返回值等绢掰；
第一種角度，用來描述本身的特性童擎，第二種角度滴劲，是將這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性用于實際的內(nèi)存空間中。
棧幀：每個進(jìn)程都會有自己的椆烁矗空間班挖，而進(jìn)程中的各個函數(shù)也會維護(hù)自己本身的一個棧的區(qū)域，這個區(qū)域就是棧幀芯砸。那么一個函數(shù)的棧幀的區(qū)域是如何來界定的呢萧芙？當(dāng)然，我首先會普及ARM的幾個特殊寄存器功能假丧。
R11：frame pointer双揪，F(xiàn)P寄存器
R12：IP寄存器，用于暫存SP
R13：stack pointer包帚，SP寄存器
R14：link register渔期，LR寄存器
R15：PC寄存器
而在ARM上，函數(shù)的棧幀是由SP寄存器和FP寄存器來界定的渴邦，相信你應(yīng)該見過下邊這張比較經(jīng)典的圖了：
? ? 上圖描述的是main函數(shù)調(diào)用func1函數(shù)的棧幀情況疯趟，從圖可知，當(dāng)main函數(shù)調(diào)用func1函數(shù)時谋梭，func1函數(shù)會先將PC信峻、LR、SP瓮床、FP四個寄存器壓到棧上邊盹舞，其中SP和FP的值分別指向main函數(shù)棧幀的兩個邊界产镐，LR的值保存的是func1調(diào)用結(jié)束之后的返回值，PC值表示的是當(dāng)前執(zhí)行到的指令地址矾策，放置的是進(jìn)入func1后的指令地址磷账。緊接著就會在棧上分配一片區(qū)域，用于放置局部變量等贾虽。
? ? 如果func1中還調(diào)用了func2子函數(shù)逃糟，那么也會為func2創(chuàng)建一個棧幀，并且func2的SP和FP會指向func1棧幀的兩個邊界蓬豁。這樣當(dāng)函數(shù)返回的時候绰咽，參數(shù)進(jìn)行出棧，也能找到Caller函數(shù)地粪，這個也就是backtrace的原理了取募。
示例：
????反匯編分析某段代碼，如下圖所示：
紅色部分蟆技，表明進(jìn)入到函數(shù)時先將幾個特殊的寄存器壓棧
黃色部分玩敏，sub sp, sp, #16，表明開辟一個4 x 32bit大小的棧區(qū)域
藍(lán)色部分质礼，將傳入的參數(shù)壓棧旺聚，在ARM ATPCS中規(guī)定，寄存器R0-R3用來傳參
綠色部分眶蕉，調(diào)用子函數(shù)
????那么砰粹，我們順道看看子函數(shù)的棧幀區(qū)域吧：
? ? 從圖中可以看出，機(jī)制是一樣的造挽，當(dāng)最終queue_push函數(shù)調(diào)用結(jié)束后碱璃，棧上的數(shù)據(jù)進(jìn)行出棧，根據(jù)fp和ip饭入，便能找到workflow_gather_input函數(shù)的棧幀了嵌器。
????當(dāng)然，并不是所有函數(shù)調(diào)用都需要先push? {fp, ip, lr, pc}谐丢，當(dāng)子函數(shù)調(diào)用過程中嘴秸，并不會去改變這些值的時候，就不需要壓棧庇谆，說白了岳掐，壓棧的目的就是為了在使用完的時候能恢復(fù)原來的狀態(tài)。我會再次提供一個例子：
? ? strlen函數(shù)中沒有子函數(shù)的調(diào)用饭耳，所以進(jìn)入函數(shù)后串述，直接就在棧上分配4 * 32bit大小的區(qū)域了。
????棧里邊能分析出每個參數(shù)的值寞肖，以及函數(shù)調(diào)用時的傳參纲酗，這對分析與定位問題很有幫助衰腌。成熟的系統(tǒng)可能會提供一堆工具來dump stack，并去分析調(diào)用關(guān)系觅赊，但是在RTOS上右蕊，很多卻并不完善，需要一定的低層知識去分析才能解決問題吮螺。
