ARM 的堆棧學(xué)習(xí)筆記

 以下是我在學(xué)習(xí)ARM指令中記錄的關(guān)于堆棧方面的知識：

1、寄存器 R13 在 ARM 指令中常用作堆棧指針

2、對于 R13 寄存器來說，它對應(yīng)6個(gè)不同的物理寄存器，其中的一個(gè)是用戶模式與系統(tǒng)模式共用，另外5個(gè)物理寄存器對應(yīng)于其他5種不同的運(yùn)行模式。采用以下的記號來區(qū)分不同的物理寄存器：

R13_

其中，mode為以下幾種模式之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。

3、寄存器R13在ARM指令中常用作堆棧指針，但這只是一種習(xí)慣用法，用戶也可使用其他的寄存器作為堆棧指針。而在Thumb指令集中，某些指令強(qiáng)制性的要求使用R13作為堆棧指針。由于處理器的每種運(yùn)行模式均有自己獨(dú)立的物理寄存器R13，在用戶應(yīng)用程序的初始化部分，一般都要初始化每種模式下的R13，使其指向該運(yùn)行模式的棧空間，這樣，當(dāng)程序的運(yùn)行進(jìn)入異常模式時(shí)，可以將需要保護(hù)的寄存器放入R13所指向的堆棧，而當(dāng)程序從異常模式返回時(shí)，則從對應(yīng)的堆棧中恢復(fù)，采用這種方式可以保證異常發(fā)生后程序的正常執(zhí)行。

4、有四種類型的堆棧：堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按先進(jìn)后出(First In Last Out，F(xiàn)ILO)的方式工作，使用一個(gè)稱作堆棧指針的專用寄存器指示當(dāng)前的操作位置，堆棧指針總是指向棧頂。

當(dāng)堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)時(shí)，稱為滿堆棧(Full Stack)，而當(dāng)堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置時(shí)，稱為空堆棧(Empty Stack)。

同時(shí)，根據(jù)堆棧的生成方式，又可以分為遞增堆棧(Ascending Stack)和遞減堆棧(DecendingStack)，當(dāng)堆棧由低地址向高地址生成時(shí)，稱為遞增堆棧，當(dāng)堆棧由高地址向低地址生成時(shí)，稱為遞減堆棧。這樣就有四種類型的堆棧工作方式，ARM 微處理器支持這四種類型的堆棧工作方式，即：

◎ Full descending 滿遞減堆棧

堆棧首部是高地址，堆棧向低地址增長。棧指針總是指向堆棧最后一個(gè)元素(最后一個(gè)元素是最后壓入的數(shù)據(jù))。

ARM-Thumb過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)和ARM、Thumb C/C++ 編譯器總是使用Full descending 類型堆棧。

◎ Full ascending 滿遞增堆棧

堆棧首部是低地址，堆棧向高地址增長。棧指針總是指向堆棧最后一個(gè)元素(最后一個(gè)元素是最后壓入的數(shù)據(jù))。

◎ Empty descending 空遞減堆棧

堆棧首部是低地址，堆棧向高地址增長。棧指針總是指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置。

◎ Empty ascending 空遞增堆棧

堆棧首部是高地址，堆棧向低地址增長。棧指針總是指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置。

5、操作堆棧的匯編指令堆棧類型 入棧指令 出棧指令

Full descending STMFD (STMDB) LDMFD (LDMIA)

Full ascending STMFA (STMIB) LDMFA (LDMDA)

Empty descending STMED (STMDA) LDMED (LDMIB)

Empty ascending STMEA (STMIA) LDMEA (LDMDB)

例子：

STMFD r13!, {r0-r5} ; Push onto a Full Descending Stack

LDMFD r13!, {r0-r5} ; Pop from a Full Descending Stack.