73、【OS】【Nuttx】【启动】深入理解 caller-saved 和 callee-saved（上）
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背景
接上篇 blog
【OS】【Nuttx】【启动】栈溢出保护：caller-saved 和 callee-saved
简单分析了下 r10 为什么能保存栈底地址，下面继续来分析下 caller-saved 和 callee-saved
caller-saved 和 callee-saved
首先是 cortex-m 的寄存器结构
用户手册《Arm Cortex-M4 Processor Technical Reference Manual》里虽然只提到了 R13（SP），R14（LR），R15（PC）作为特殊用途寄存器，R0-R12 没有特殊用途，作为通用寄存器使用，但实际上，在使用过程中，R0-R12 之间还是有显著差别的，这种差别来源于比如函数调用等过程中，R0-R12 寄存器之间的一些使用约定
之前 blog 【OS】【Nuttx】【启动】栈溢出保护：caller-saved 和 callee-saved 提到
- r0–r3：作为临时寄存器，约定用来将参数值传递给被调用函数，或者从被调用函数中返回结果值
- r4-r12：约定用来保存函数内的局部变量或者长期使用的中间值
首先从这种约定的使用方式，又衍生出两个概念：易失性寄存器（volatile registers）和非易失性寄存器（non-volatile registers），下面来看下这两个概念
（非）易失性存储器？
在讲易失性寄存器（volatile registers）和非易失性寄存器（non-volatile registers）之前，先要区分开易失性存储器（volatile memory）和非易失性存储器（non-volatile memory）
通常讨论易失性存储器（volatile memory）和非易失性存储器（non-volatile memory）时，主要是讲掉电是否丢失，这取决于存储器的介质
- 非易失性存储器（non-volatile memory）：比如 flash，rom，掉电后数据不会丢失
- 易失性存储器（volatile memory）：比如 ram，掉电后数据会丢失
对于存储器来说，这是硬件介质上导致的差别，而对于寄存器里的易失性概念，更多的是寄存器上的使用约定，比如在 arm 的 AAPCS（ARM Architecture Procedure Call Standard） 或 x86 的调用规范中，所以两个词的意思和语境完全不同，需要理解这一点
volatile register
【易失性寄存器】：这些寄存器的内容在函数调用过程中可能被破坏，有几个点是反复强调过的
- 如果在一个函数里用了这些寄存器，并保存了某些值，然后调用了另一个子函数（比如 bl sub_function），那么等子函数执行完回来时，这些易失性寄存器的值可能就没了
- 如果想保留这些易失性寄存器的值，就需要把它们保存到内存的栈上
- 可以把这些寄存器看作是临时草稿纸，随时可能会被别人擦掉内容
- 在 arm 上，常见的 volatile 寄存器，比如 r0–r3，可以用来传入参数和传出返回值等临时数据
示意图如下
non-volatile register
【非易失性寄存器】：这些寄存器的内容在函数调用过程中必须保持不变，这里需要正确理解保持不变的含义
- 保持不变不是说在函数调用时，子程序不能使用这些寄存器，而是说如果子程序使用了这些寄存器并修改了它们的值，那子程序就需要负责在函数返回前，把这些寄存器恢复成原来的值
- 可以把这些寄存器看作是私人笔记本，别人借走后，不能随便改里面的内容（如果改了，最后还笔记本的时候，要恢复原状，让人看不出用过的痕迹）
- 在 arm 上，常见的 non-volatile 寄存器，比如 r4–r8，r10-r11，可以用来保存函数内的局部变量或者长期使用的中间值
具体过程看下面这个示意图
先分析到这，后面继续