ARM函数调用时参数传递规则

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本文介绍ARM体系中ATPCS规定的函数参数传递规则。当参数数量小于等于4时，使用R0-R3寄存器传递；参数数量大于4时，剩余部分通过堆栈传递。文章提供了具体的汇编与C代码示例，展示不同参数数量下的调用过程。

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ARM函数调用时参数传递规则

之前在学习如何在C语言中嵌入汇编时有了解到C语言之前的参数调用是使用寄存器R0传递第一个参数,R1传递到第二个..一直到R3传递第四个参数.但是实际上有时可能传递的参数非常多,超过8个,或是参数中有浮点数之类,参数也会超过4个寄存器,对于超出的部份并不使用

之前在学习如何在C语言中嵌入汇编时有了解到C语言之前的参数调用是使用寄存器R0传递第一个参数,R1传递到第二个..一直到R3传递第四个参数.但是实际上有时可能传递的参数非常多,超过8个,或是参数中有浮点数之类,参数也会超过4个寄存器,对于超出的部份并不使用R4,而是使用堆栈的方式,但具体是如何的方式很多网站就没了下文了,好在在GG的帮助下,让我在凌晨1.30找到了(为啥老是在半夜呢?)

—————————————————-华丽的分割线————————————————

对于ARM体系来说，不同语言撰写的函数之间相互调用（mix calls）遵循的是 ATPCS（ARM-Thumb Procedure Call Standard），ATPCS主要是定义了函数呼叫时参数的传递规则以及如何从函数返回，关于ATPCS的详细内容可以查看ADS1.2 Online Books ——Developer Guide的2.1节。这篇文档要讲的是汇编代码中对C函数调用时如何进行参数的传递以及如何从C函数正确返回

不同于x86的参数传递规则，ATPCS建议函数的形参不超过4个，如果形参个数少于或等于4，则形参由R0,R1,R2,R3四个寄存器进行传递；若形参个数大于4，大于4的部分必须通过堆栈进行传递。

我们先讨论一下形参个数为4的情况.
实例1：
test_asm_args.asm
//——————————————————————————–
      IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数
      AREA TEST_ASM, CODE, READONLY
      EXPORT test_asm_args
test_asm_args
     STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr
      ldr r0,=0×10      ;参数 1
      ldr r1,=0×20       ;参数 2
      ldr r2,=0×30       ;参数 3
      ldr r3,=0×40      ;参数 4
      bl test_c_args    ;调用C函数
      LDR pc, [sp], #4  ;将lr装进pc(返回main函数)
      END
test_c_args.c
//——————————————————————————–
void test_c_args(int a,int b,int c,int d)
{
      printk(”test_c_args:\n”);
      printk(”%0x %0x %0x %0x\n”,a,b,c,d);
}
main.c
//——————————————————————————–
int main()
{
   test_asm_args();
   for(;;);
}

程序从main函数开始执行,main调用了test_asm_args,test_asm_args调用了test_c_args,最后从test_asm_args返回main.
代码分别使用了汇编和C定义了两个函数,test_asm_args 和 test_c_args,test_asm_args调用了test_c_args,其参数的传递方式就是向R0~R3分别写入参数值，之后使用bl语句对test_c_args进行调用。其中值得注意的地方是用红色标记的语句，test_asm_args在调用test_c_args之前必须把当前的 lr入栈，调用完test_c_args之后再把刚才保存在栈中的lr写回pc,这样才能返回到main函数中。

如果test_c_args的参数是8个呢？这种情况test_asm_args应该怎样传递参数呢？
实例2：
test_asm_args.asm
//——————————————————————————–
      IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数
      AREA TEST_ASM, CODE, READONLY
      EXPORT test_asm_args
test_asm_args
     STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr
   ldr r0,=0×1 ;参数 1
   ldr r1,=0×2 ;参数 2
   ldr r2,=0×3 ;参数 3
   ldr r3,=0×4 ;参数 4
     ldr r4,=0×8
   str r4,[sp,#-4]! ;参数 8 入栈
   ldr r4,=0×7
   str r4,[sp,#-4]! ;参数 7 入栈
   ldr r4,=0×6
   str r4,[sp,#-4]! ;参数 6 入栈
   ldr r4,=0×5
   str r4,[sp,#-4]! ;参数 5 入栈
   bl test_c_args_lots
   ADD sp, sp, #4    ;清除栈中参数 5,本语句执行完后sp指向参数6
   ADD sp, sp, #4    ;清除栈中参数 6,本语句执行完后sp指向参数7
   ADD sp, sp, #4    ;清除栈中参数 7,本语句执行完后sp指向参数8
   ADD sp, sp, #4    ;清除栈中参数 8,本语句执行完后sp指向 lr
     LDR pc, [sp],#4   ;将lr装进pc(返回main函数)
      END
test_c_args.c
//——————————————————————————–
void test_c_args(int a,int b,int c,int d,int e,int f,int g,int h)
{
   printk(”test_c_args_lots:\n”);
   printk(”%0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x\n”,
            a,b,c,d,e,f,g,h);
}
main.c
//——————————————————————————–
int main()
{
   test_asm_args();
   for(;;);
}

这部分的代码和实例1的代码大部分是相同的，不同的地方是test_c_args的参数个数和test_asm_args的参数传递方式。
在test_asm_args中，参数1～参数4还是通过R0~R3进行传递，而参数5～参数8则是通过把其压入堆栈的方式进行传递，不过要注意这四个入栈参数的入栈顺序，是以参数8->参数7->参数6->参数5的顺序入栈的。
直到调用test_c_args之前，堆栈内容如下：
sp->+———-+
      |  参数5  |
   +———-+
      |  参数6  |
   +———-+
      |  参数7  |
   +———-+
      |  参数8  |
   +———-+
      |    lr    |
   +———-+
test_c_args执行返回后，则设置sp,对之前入栈的参数进行清除，最后将lr装入pc返回main函数，在执行 LDR pc, [sp],#4 指令之前堆栈内容如下：
   +———-+
      |  参数5  |
   +———-+
      |  参数6  |
   +———-+
      |  参数7  |
   +———-+
      |  参数8  |
sp->+———-+
      |    lr    |
   +———-+