34、ARM 处理器的子程序与栈机制解析

ARM 处理器的子程序与栈机制解析

1. 子程序基础概念

子程序是一段从程序内某点调用并执行，执行完毕后返回到调用点之后指令的代码。所有计算机都会使用子程序，但不同计算机为程序员提供的实现子程序的工具各有不同。

1.1 子程序调用与返回的实现方式

• CISC 经典方式 ：使用 BSR（跳转到子程序）和 RTS（从子程序返回）指令。示例代码如下：

bsr abc    @ 调用标记为 abc 的子程序
...
...
abc: ...    @ 子程序 abc 入口点
...
rts        @ 子程序 abc 返回调用点

这种方式简单直接，但大多数 RISC 处理器不采用，因为子程序调用和返回是复杂指令，调用时需将返回地址保存到栈中，返回时再从栈中取出，这虽方便程序员，但需多个 CPU 时钟周期执行，不符合 RISC 处理器单指令单周期的模式。

• 简单子程序调用与返回（叶子子程序） ：若只需简单的子程序调用与返回，可将返回地址保存到寄存器中（无需外部内存或栈），返回时将返回地址放入程序计数器，简单又快速。但在子程序中不能再次调用其他子程序，否则会破坏已保存的返回地址。

1.2 ARM 的分支链接指令

ARM 的子程序机制为分支链接，助记符为 bl target ，其中 target 是子程序的符号地