u-boot代码readl实现程序返回原理（非return返回）

u-boot代码中对寄存器的读取是根据不同CPU架构调用readl,readb,readw的函数实现的。这几个函数实现很巧妙，利用栈实现了静默返回。这里我想以readl为例，使用反汇编手段了解一下该函数实现机理。readl的原代码如下如示:

#define dmb() __asm__ __volatile__ ("" : : : "memory")
#define __iormb() dmb()
#define __iowmb() dmb()

#define __arch_getl(a) (*(volatile unsigned int *)(a))

#define readl(c) ({ u32 __v = __arch_getl(c); __iormb(); __v; })

以上实现涉及到了下面几方面知识：

1、内存屏障。

2、反汇编

3、x86栈的调用与返回

简单说一下下面几个寄存器的定义，有助于理解反汇编代码：

• ax(accumulator): 可用于存放函数返回值
• bp(base pointer): 用于存放执行中的函数对应的栈帧的栈底地址
• sp(stack poinger): 用于存放执行中的函数对应的栈帧的栈顶地址
• ip(instruction pointer): 指向当前执行指令的下一条指令

为使用问题简化，我们先使用如下代码，研究代码段返回值原理：

#include "stdio.h"
typedef unsigned int u32;


int  main()
{
u32 rd  =0;
rd =({ u32 __v = 8;u32 __v1 = 9;__v++;__v1;});
printf("rd=%d\n",rd);
return 0;
}

我们使用反汇编指令后，查看主要代码区如下所示：

#include "stdio.h"
typedef unsigned int u32;


int  main()
{
  40156f: 90                   nop


0000000000401570 <main>:
  401570: 55                   push   %rbp
  401571: 48 89 e5             mov    %rsp,%rbp
  401574: 48 83 ec 30          sub    $0x30,%rsp
  401578: e8 d3 01 00 00       callq  401750 <__main>
u32 rd  =0;
  40157d: c7 45 fc 00 00 00 00 movl   $0x0,-0x4(%rbp)//rd放在栈的bp-4位置。
rd =({ u32 __v = 8;u32 __v1 = 9;__v++;__v1;});
  401584: c7 45 f8 08 00 00 00 movl   $0x8,-0x8(%rbp)//__v放在bp-8位置，值为8
  40158b: c7 45 f4 09 00 00 00 movl   $0x9,-0xc(%rbp)//__v1放在bp-c位置，值为9
  401592: 83 45 f8 01          addl   $0x1,-0x8(%rbp)
  401596: 8b 45 f4             mov    -0xc(%rbp),%eax//对__v1进行自增操作，并将结果存回。
  401599: 89 45 fc             mov    %eax,-0x4(%rbp)//使用ax存放处返回值给rd。bp-4位置为rd
printf("rd=%d\n",rd);
  40159c: 8b 45 fc             mov    -0x4(%rbp),%eax
  40159f: 89 c2                mov    %eax,%edx
  4015a1: 48 8d 0d 58 2a 00 00 lea    0x2a58(%rip),%rcx        # 404000 <.rdata>
  4015a8: e8 c3 15 00 00       callq  402b70 <printf>
return 0;
  4015ad: b8 00 00 00 00       mov    $0x0,%eax
}

对于寄存器操作，使用内存屏障，告诉CPU重新从寄存器取值，而不是使用缓存值。

这种实现可以在C语言中实现类似c++中内联函数的效果。