APCS 简介 (ARM 过程调用标准)

• 介绍
• 寄存器命名
• 设计关键
• 一致性
• 栈
• 回溯结构
• 实际参数
• 函数退出
• 建立栈回溯结构
• APCS 标准
• 对编码有用的东西

　

介绍

APCS，ARM 过程调用标准(ARMProcedureCallStandard)，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自 C、 Pascal、也可以是用汇编语言写成的。

APCS 定义了:

• 对寄存器使用的限制。
• 使用栈的惯例。
• 在函数调用之间传递/返回参数。
• 可以被‘回溯’的基于栈的结构的格式，用来提供从失败点到程序入口的函数(和给予的参数)的列表。

APCS 不一个单一的给定标准，而是一系列类似但在特定条件下有所区别的标准。例如，APCS-R (用于 RISC OS)规定在函数进入时设置的标志必须在函数退出时复位。在 32 位标准下，并不是总能知道进入标志的(没有 USR_CPSR)，所以你不需要恢复它们。如你所预料的那样，在不同版本间没有相容性。希望恢复标志的代码在它们未被恢复的时候可能会表现失常...

如果你开发一个基于 ARM 的系统，不要求你去实现 APCS。但建议你实现它，因为它不难实现，且可以使你获得各种利益。但是，如果要写用来与编译后的 C 连接的汇编代码，则必须使用 APCS。编译器期望特定的条件，在你的加入(add-in)代码中必须得到满足。一个好例子是 APCS 定义 a1 到 a4 可以被破坏，而 v1 到 v6 必须被保护。现在我确信你正在挠头并自言自语“a 是什么? v 是什么?”。所以首先介绍 APCS-R 寄存器定义...

　

寄存器命名

APCS 对我们通常称为 R0 到 R14 的寄存器起了不同的名字。使用汇编器预处理器的功能，你可以定义 R0 等名字，但在你修改其他人写的代码的时候，最好还是学习使用 APCS 名字。

寄存器名字
Reg #	APCS	意义
R0	a1	工作寄存器
R1	a2	"
R2	a3	"
R3	a4	"
R4	v1	必须保护
R5	v2	"
R6	v3	"
R7	v4	"
R8	v5	"
R9	v6	"
R10	sl	栈限制
R11	fp	桢指针
R12	ip
R13	sp	栈指针
R14	lr	连接寄存器
R15	pc	程序计数器

译注：ip 是指令指针的简写。

这些名字不是由标准的 Acorn 的 objasm(版本 2.00)所定义的，但是 objasm 的后来版本，和其他汇编器(比如 Nick Robert 的 ASM)定义了它们。要定义一个寄存器名字，典型的，你要在程序最开始的地方使用RN宏指令(directive):

a1     RN      0a2     RN      1a3     RN      2...等...r13    RN      13sp     RN      13r14    RN      14lr     RN      r14pc     RN      15

这个例子展示了一些重要的东西:

1. 寄存器可以定义多个名字 - 你可以定义‘r13’和‘sp’二者。
2. 寄存器可以定义自前面定义的寄存器 - ‘lr’定义自叫做‘r14’的寄存器。
   (对于 objasm 是正确的，其他汇编器可能不是这样)

设计关键

• 函数调用应当快、小、和易于(由编译器来)优化。
• 函数应当可以妥善处理多个栈。
• 函数应当易于写可重入和可重定位的代码；主要通过把可写的数据与代码分离来实现。
• 但是最重要的是，它应当简单。这样汇编编程者可以非常容易的使用它的设施，而调试者能够非常容易的跟踪程序。

　

一致性

程序的遵循 APCS 的部分在调用外部函数时被称为“一致”。在程序执行期间的所有时候都遵循 APCS (典型的，由编译器生成的程序)被称为“严格一致”。协议指出，假如你遵守正确的进入和退出参数，你可以在你自己的函数范围内做你需要的任何事情，而仍然保持一致。这在有些时候是必须的，比如在写 SWI 伪装(veneers)的时候使用了许多给实际的 SWI 调用的寄存器。

　

栈

栈是链接起来的‘桢’的一个列表，通过一个叫做‘回溯结构’的东西来链接它们。这个结构存储在每个桢的高端。按递减地址次序分配栈的每一块。寄存器sp总是指向在最当前桢中最低的使用的地址。这符合传统上的满降序栈。在 APCS-R 中，寄存器sl持有一个栈限制，你递减sp不能低于它。在当前栈指针和当前栈之间，不应该有任何其他 APCS 函数所依赖的东西，在被调用的时候，函数可以为自己设置一个栈块。

可以有多个栈区(chunk)。它们可以位于内存中的任何地址，这里没有提供规范。典型的，在可重入方式下执行的时候，这将被用于为相同的代码提供多个栈；一个类比是 FileCore，它通过简单的设置‘状态’信息和并按要求调用相同部分的代码，来向当前可获得的 FileCore 文件系统(ADFS、RAMFS、IDEFS、SCSIFS 等)提供服务。

　

回溯结构寄存器fp(桢指针)应当是零或者是指向栈回溯结构的列表中的最后一个结构，提供了一种追溯程序的方式