寄存器
CPU除了有控制器、運(yùn)算器還有寄存器丹鸿。其中寄存器的作用就是進(jìn)行數(shù)據(jù)的臨時存儲越走。
CPU的運(yùn)算速度是非常快的靠欢，為了性能CPU在內(nèi)部開辟一小塊臨時存儲區(qū)域廊敌，并在進(jìn)行運(yùn)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，運(yùn)算時就在這一小快臨時存儲區(qū)域內(nèi)進(jìn)行门怪。我們稱這一小塊臨時存儲區(qū)域?yàn)榧拇嫫鳌?/p>
對于arm64系的CPU來說骡澈， 如果寄存器以x開頭則表明的是一個64位的寄存器，如果以w開頭則表明是一個32位的寄存器掷空，其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分并不是獨(dú)立存在的肋殴。注意在系統(tǒng)中沒有提供16位和8位的寄存器供訪問和使用。
高速緩存（了解）
iPhoneX上搭載的ARM處理器A11它的1級緩存的容量是64KB坦弟，2級緩存的容量8M护锤。
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。而寄存器的運(yùn)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(dāng)程序在運(yùn)行時酿傍，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.
數(shù)據(jù)地址寄存器
數(shù)據(jù)地址寄存器通常用來做數(shù)據(jù)計(jì)算的臨時存儲烙懦、做累加、計(jì)數(shù)赤炒、地址保存等功能氯析。定義這些寄存器的作用主要是用于在CPU指令中保存操作數(shù)，在CPU中當(dāng)做一些常規(guī)變量來使用莺褒。
ARM64中
- 64位的數(shù)據(jù): X0-X30, XZR(零寄存器)
-
32位的數(shù)據(jù): W0-W30, WZR(零寄存器)
浮點(diǎn)寄存器
因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)的存儲以及其運(yùn)算的特殊性,CPU中專門提供浮點(diǎn)數(shù)寄存器來處理浮點(diǎn)數(shù)
ARM64中
- 64位的數(shù)據(jù): D0 - D31
-
32位的數(shù)據(jù): S0 - S31
向量寄存器
現(xiàn)在的CPU支持向量運(yùn)算.(向量運(yùn)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(jì)算掩缓，系統(tǒng)也提供了眾多的向量寄存器
128位的數(shù)據(jù)：V0 - V31
棧
棧是一種具有特殊訪問方式的存儲空間（特性：先進(jìn)后出 - First In Last Out，后進(jìn)先出 - Last In First Out）
函數(shù)調(diào)用會開辟一段內(nèi)存空間（椬裱遥空間）用于函數(shù)的局部變量拾因、參數(shù)和寄存器的保護(hù)
sub sp, sp,#0x20 ;拉伸棧空間
函數(shù)調(diào)用完畢之后也需要釋放空間
add sp, sp, #0x20 ;棧平衡
補(bǔ)充：sp拉伸空間的大小是根據(jù)什么旷余？
函數(shù)的參數(shù)和局部變量的內(nèi)存空間大小 + x29、x30的內(nèi)存空間大小
拉伸空間的大小最少為16字節(jié)扁达，并且必須是16字節(jié)的倍數(shù)
sp 和 fp 寄存器
- sp寄存器在任意時刻會保存棧頂?shù)牡刂?/li>
- fp寄存器也稱為x29寄存器屬于通用寄存器,但是在某些時刻我們利用它保存棧底的地址
注意：
1.ARM64 開始就取消了32位的 LDM,STM,PUSH,POP指令正卧，取而代之的是str\stp、ldr\ldp
2.ARM64 里面對棧的操作是16字節(jié)對齊
內(nèi)存讀寫指令
注意：讀/寫數(shù)據(jù)都是往高地址讀/寫
str(store register)指令
將數(shù)據(jù)從寄存器中讀出來,存到內(nèi)存中
ldr(load register)指令
將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀出來,存到寄存器中
此 ldr 和 str 的變種 ldp 和 stp 還可以操作2個寄存器
棧操作
練習(xí)：使用32個字節(jié)空間作為這段程序的椆蚪猓空間,然后利用棧將x0和x1的值進(jìn)行交換
.text
.global _A
_A:
mov x0, #0xa ;x0=10
mov x1, #0xc ;x1=12
sub sp, sp,#0x20 ;拉伸椔酰空間
stp x0, x1, [sp, #0x10] ;sp棧偏移16字節(jié)寫入x0,x1
ldp x1, x0, [sp, #0x10] ;sp棧偏移16字節(jié)讀取x1,x0
add sp, sp, #0x20 ;棧平衡（每個函數(shù)調(diào)用完畢之后，將拉伸的棧空間平衡（將sp加回去））
ret
bl 和 ret 指令
bl 指令--跳轉(zhuǎn)
- 將下一條指令的地址放入 lr(x30)寄存器窘行，保存回家的地址
- 跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號處執(zhí)行指令
rec 指令--返回
- 返回到 lr 寄存器所保存的地址
- pc 寄存器指向此地址饥追，并執(zhí)行下一步指令
注意：x30寄存器存放的是函數(shù)的返回地址，當(dāng)ret指令執(zhí)行時刻罐盔，會尋找x30寄存器保存的地址值
函數(shù)的本質(zhì)
函數(shù)的參數(shù)
在 ARM64 中但绕，函數(shù)的參數(shù)是保存在X0-X7(W0-W7)這8個寄存器里面，如果超過8個參數(shù)惶看，超過的參數(shù)會入棧捏顺，保存在棧里面。
調(diào)用函數(shù)一：(這種情況是參數(shù)個數(shù)不超過8)
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int sum1(int a, int b) {
return a + b;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
sum1(10, 20);
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
- 未調(diào)用函數(shù)時的匯編代碼
- 進(jìn)入函數(shù)后的匯編代碼
調(diào)用函數(shù)二：(這種情況是參數(shù)個數(shù)超過8)
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int sum2(int a, int b, int c, int d, int e, int f, int g, int h, int i) {
int sum = a + b + c + d + e + f + g + h + i;
return sum;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
sum2(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
- 未調(diào)用函數(shù)時的匯編代碼
- 進(jìn)入函數(shù)后的匯編代碼
函數(shù)的局部變量
在 ARM64 中纬黎，函數(shù)的局部變量保存在棧里面幅骄。
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int sum3() {
int a = 10;
int b = 20;
return a + b;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
sum3();
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
- 未調(diào)用函數(shù)時的匯編代碼
- 進(jìn)入函數(shù)后的匯編代碼
通過調(diào)用函數(shù)的前后匯編代碼可以發(fā)現(xiàn)函數(shù)的局部變量保存在棧里面，當(dāng)函數(shù)調(diào)用完之后本今，保持棧平衡拆座，就是我們所謂的釋放內(nèi)存空間，其實(shí)真正意義上是此數(shù)據(jù)仍在內(nèi)存中冠息，只是此時沒法直接訪問到挪凑，等待下一次其他數(shù)據(jù)的覆蓋。
函數(shù)的返回值
在 ARM64 中铐达，函數(shù)的返回值保存在 x0寄存器
函數(shù)的嵌套調(diào)用
注意事項(xiàng)：
1.當(dāng)此函數(shù)為葉子函數(shù)時岖赋，就不需要在對 x29 和 x30 寄存器的保護(hù)。
葉子函數(shù)：函數(shù)里面不再調(diào)用其他函數(shù)瓮孙。
2.當(dāng)函數(shù)中的參數(shù)還有其他函數(shù)的引用時唐断，需要對參數(shù)入棧，進(jìn)行保護(hù)杭抠，以防引起數(shù)據(jù)錯誤脸甘。
葉子函數(shù)
//葉子函數(shù)
int funcA(int a, int b) {
return a+b;
}
//非葉子函數(shù)
void funcB() {
printf("haha"); //調(diào)用 printf 函數(shù)
}
明顯可以發(fā)現(xiàn)葉子函數(shù)并沒有做任何對 x29 和 x30 寄存器的保護(hù)。
函數(shù)嵌套
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int funcA(int a, int b) {
return a+b;
}
int funcC(int a, int b) {
int c = funcA(a, b);
int d = funcA(a, b);
return c+d;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
funcC(10, 20);
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
