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81、【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：压栈内容

news 2025/7/20 15:01:27

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背景

接之前 blog
【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：栈指针和帧指针（上）
【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：栈指针和帧指针（下）
【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：r7 寄存器
【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：栈空间对齐
分析了栈指针和帧指针的一些概念，演示了栈帧的操作，解释了为什么选择 r7 寄存器作为帧指针，并分析了栈空间对齐，下面最后再补充点压栈内容细节

压栈内容

之前 blog 【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：栈指针和帧指针（下）分析了，参数寄存器只有 4 个，当输入参数超过 4 个时，需要将参数进行压栈
在这里插入图片描述
下面来看下参数超过 4 个的情况，代码如下

// main.c
static int add_func(int a, int b, int c, int d, int e) {return (a + b + c + d + e);
}int main(void) {int c = add_func(1, 2, 3, 4, 5);return 0;
}

终端 bash 中输入编译命令

arm-none-eabi-gcc -S -mcpu=cortex-m4 -mthumb main.c -o main.s

得到汇编文件 main.s

	.cpu cortex-m4.arch armv7e-m.fpu softvfp.eabi_attribute 20, 1.eabi_attribute 21, 1.eabi_attribute 23, 3.eabi_attribute 24, 1.eabi_attribute 25, 1.eabi_attribute 26, 1.eabi_attribute 30, 6.eabi_attribute 34, 1.eabi_attribute 18, 4.file	"main.c".text.align	1.syntax unified.thumb.thumb_func.type	add_func, %function
add_func:@ args = 4, pretend = 0, frame = 16@ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0@ link register save eliminated.push	{r7}sub	sp, sp, #20add	r7, sp, #0str	r0, [r7, #12]str	r1, [r7, #8]str	r2, [r7, #4]str	r3, [r7]ldr	r2, [r7, #12]ldr	r3, [r7, #8]add	r2, r2, r3ldr	r3, [r7, #4]add	r2, r2, r3ldr	r3, [r7]add	r2, r2, r3ldr	r3, [r7, #24]add	r3, r3, r2mov	r0, r3adds	r7, r7, #20mov	sp, r7@ sp neededpop	{r7}bx	lr.size	add_func, .-add_func.align	1.global	main.syntax unified.thumb.thumb_func.type	main, %function
main:@ args = 0, pretend = 0, frame = 8@ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0push	{r7, lr}sub	sp, sp, #16add	r7, sp, #8movs	r3, #5str	r3, [sp]movs	r3, #4movs	r2, #3movs	r1, #2movs	r0, #1bl	add_funcstr	r0, [r7, #4]movs	r3, #0mov	r0, r3adds	r7, r7, #8mov	sp, r7@ sp neededpop	{r7, pc}.size	main, .-main.ident	"GCC: (15:13.2.rel1-2) 13.2.1 20231009"

main

下面先来分析 main 函数
在这里插入图片描述

56 行：将帧指针 r7 和返回地址 lr 进行压栈，保存好之前的上下文状态
57 行：sp 减去 16 字节，为 main 函数留出 16 字节的栈空间，注意，之前 add_func 只有 2 个输入参数的时候，sp 减去的是 8 字节，之所以这里多了 8 字节，是因为现在 add_func 有 5 个输入参数，其中 4 个参数由 R0-R3 参数寄存器保存，还剩下一个参数，需要保存到栈上
这个多出来的参数是 int 类型，占 4 个字节，之前 blog 【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：栈空间对齐提到过，函数入口处，栈空间需要 8 字节对齐，而这个参数不属于 main 的栈空间，和 main 里面那些局部变量不属于一个系统，不能和栈空间里面的局部变量进行合并，所以这里单独占了 8 字节的入参进栈空间（caller-saved 原则），加上原先栈空间已对齐的 8 字节空间，所以是 8 + 8 = 16 字节空间
58 行：将帧指针 r7 加上 8 字节，这 8 字节属于 main 入参进栈保存的空间，不属于局部变量所属的栈空间，r7 帧指针不能操作读取
59-60 行：将多出来的一个入参保存到栈上
61-64 行：剩下 4 个参数分别保存到 R0-R3 参数寄存器上
65 行：跳转到 add_func

add_func

下面来看 add_func
在这里插入图片描述

24 行：将帧指针 r7 压入栈中，之前 blog 【OS】【Nuttx】【启动】caller-saved 和 callee-saved 示例：叶子函数有介绍过，为什么不把 lr 返回地址也压栈
25 行：为 add_func 申请 20 个字节的栈空间，用于存放局部变量，有 5 个 int 类型的入参，再加上前面压栈的 r7 寄存器，刚好 5 * 4 + 4 = 24 字节，已实现了 8 字节对齐
26 行：不需要额外申请 add_func 入参进栈空间，这里 sp 和 fp 相等
27-30 行：将 R0-R3 参数寄存器的值保存到栈上空间
31-37 行：将前 4 个入参进行相加
38 行：将第 5 个入参从栈上取出，这里偏移 24 个字节，刚好到了 main 入参进栈的空间
39-40 行：将第 5 个入参相加，结果保存到 R0 寄存器