匯編調用c函數為什么要設置棧

　　計算機領域，堆棧是一個不容忽視的概念，堆棧是兩種數據結構。堆棧都是一種數據項按序排列的數據結構，只能在一端(稱為棧頂(top))對數據項進行插入和刪除。在單片機應用中，堆棧是個特殊的存儲區，主要功能是暫時存放數據和地址，通常用來保護斷點和現場。要點:堆，隊列優先,先進先出。棧，先進后出(First-In/Last-Out)。匯編調用c函數為什么要設置棧，下面我們一起來看看。

　　一.棧的整體作用

　　(1)保存現場/上下文

　　(2)傳遞參數:匯編代碼調用c函數時，需傳遞參數

　　(3)保存臨時變量:包括函數的非靜態局部變量以及編譯器自動生成的其他臨時變量。

　　二.為什么匯編代碼調用c函數需要設置棧

　　之前看了很多關于uboot的分析，其中就有說要為C語言的運行，準備好棧。而自己在Uboot的start.S匯編代碼中，關于系統初始化，也看到有棧指針初始化這個動作。但是，從來只是看到有人說系統初始化要初始化棧，即正確給棧指針sp賦值，但是卻從來沒有看到有人解釋，為何要初始化棧。所以，接下來的內容，就是經過一定的探究，試圖來解釋一下，為何要初始化棧。

　　要明白這個問題，首先要了解棧的作用。關于棧的作用，要詳細講解的話，要很長的篇幅，所以此處只是做簡略介紹。總的來說，棧的作用就是：保存現場/上下文，傳遞參數，保存臨時變量

　　1.保存現場/上下文

　　現場/上下文，意思就相當于案發現場，總有一些現場的情況，要記錄下來的，否則被別人破壞掉之后，你就無法恢復現場了。而此處說的現場，就是指CPU運行的時候，用到了一些寄存器，比如r0,r1等等，對于這些寄存器的值，如果你不保存而直接跳轉到子函數中去執行，那么很可能就被其破壞了，因為其函數執行也要用到這些寄存器。因此，在函數調用之前，應該將這些寄存器等現場，暫時保持起來(入棧push)，等調用函數執行完畢返回后(出棧pop)，再恢復現場。這樣CPU就可以正確的繼續執行了。

　　保存寄存器的值，一般用的是push指令，將對應的某些寄存器的值，一個個放到棧中，把對應的值壓入到棧里面，即所謂的壓棧。然后待被調用的子函數執行完畢的時候，再調用pop，把棧中的一個個的值，賦值給對應的那些你剛開始壓棧時用到的寄存器，把對應的值從棧中彈出去，即所謂的出棧。

　　其中保存的寄存器中，也包括lr的值（因為用bl指令進行跳轉的話，那么之前的pc的值是存在lr中的），然后在子程序執行完畢的時候，再把棧中的lr的值pop出來，賦值給pc，這樣就實現了子函數的正確的返回。

　　2.傳遞參數

　　C語言進行函數調用的時候，常常會傳遞給被調用的函數一些參數，對于這些C語言級別的參數，被編譯器翻譯成匯編語言的時候，就要找個地方存放一下，并且讓被調用的函數能夠訪問，否則就沒發實現傳遞參數了。對于找個地方放一下，分兩種情況。一種情況是，本身傳遞的參數不多于4個，就可以通過寄存器傳送參數。因為在前面的保存現場的動作中，已經保存好了對應的寄存器的值，那么此時，這些寄存器就是空閑的，可以供我們使用的了，那就可以放參數。另一種情況是，參數多于4個時，寄存器不夠用，就得用棧了。

　　3.臨時變量保存在棧中

　　包括函數的非靜態局部變量以及編譯器自動生成的其他臨時變量。

　　4.舉例分析C語言函數調用是如何使用棧的

　　對于上面的解釋的棧的作用顯得有些抽象，此處再用例子來簡單說明一下，就容易明白了：用:arm-inux-objdump–d u-boot >dump_u-boot.txt可以得到dump_u-boot.txt文件。該文件就是中，包含了u-boot中的程序的可執行的匯編代碼，其中我們可以看到C語言的函數的源代碼，到底對應著那些匯編代碼。

　　下面貼出兩個函數的匯編代碼，一個是clock_init，另一個是與clock_init在同一C源文件中的，另外一個函數CopyCode2Ram：

　　（1）clock_init部分的代碼可以看到該函數第一行：33d009b0: e3a02313 mov r2, #1275068416 ;0x4c000000就沒有我們所期望的push指令，沒有去將一些寄存器的值放到棧中。這是因為，我們clock_init這部分的內容，所用到的r2,r3等等寄存器，和前面調用clock_init之前所用到的寄存器r0，沒有沖突，所以此處可以不用push去保存這類寄存器的值，不過有個寄存器要注意，那就是r14，即lr，其是在前面調用clock_init的時候，用的是bl指令，所以會自動把跳轉時候的pc的值賦值給lr，所以也不需要push指令去將PC的值保存到棧中。而clock_init的代碼的最后一行:33d009f8:e1a0f00e mov pc, lr就是我們常見的movpc,lr，把lr的值，即之前保存的.函數調用時候的PC值，賦值給現在的PC，這樣就實現了函數的正確的返回，即返回到了函數調用時候下一個指令的位置。這樣CPU就可以繼續執行原先函數內剩下那部分的代碼了。

　　（2）CopyCode2Ram部分的代碼其第一行：33d0091c:e92d4070 push {r4, r5, r6, lr}就是我們所期望的，用push指令，保存了r4,r5,r以及lr。用push去保存r4,r5,r6，那是因為所謂的保存現場，以后后續函數返回時候再恢復現場，而用push去保存lr，那是因為此函數里面，還有其他函數調用：33d0092c: ebffffef bl 33d008f0

　　......

　　33d00984: ebffff14 bl 33d005dc

　　......

　　也用到了bl指令，會改變我們最開始進入clock_init時候的lr的值，所以我們要用push也暫時保存起來。而對應地，CopyCode2Ram的最后一行：33d009ac:e8bd8070 pop {r4, r5, r6,pc}就是把之前push的值，給pop出來，還給對應的寄存器，其中最后一個是將開始push的lr的值，pop出來給賦給PC，因為實現了函數的返回。另外，我們注意到，在CopyCode2Ram的倒數第二行是：33d009a8:e3a00000 mov r0, #0 ;0x0是把0賦值給r0寄存器，這個就是我們所謂返回值的傳遞，是通過r0寄存器的。此處的返回值是0，也對應著C語言的源碼中的“return0”。

　　對于使用哪個寄存器來傳遞返回值：當然你也可以用其他暫時空閑沒有用到的寄存器來傳遞返回值，但是這些處理方式，本身是根據ARM的APCS的寄存器的使用的約定而設計的，你最好不要隨便改變使用方式，最好還是按照其約定的來處理，這樣程序更加符合規范。

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