ARM-THUMB procedure call standard（ATPCS是ARM-Thumb过程调用标准的简称）

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为了使单独编译的c语言和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序的基本规则。

 

基本ATPCS规定了在子程序调用时的一些基本规则，包括下面3个方便的内容：

1、各寄存器的使用规则及其相应的名称

• 子程序间通过寄存器R0一R3来传递参数，这时，寄存器R0～R3可以记作A1-A4。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3的内容。
• 在子程序中，使用寄存器R4～R11来保存局部变量．这时，寄存器 R4 ～ R11可以记作V1 ～ V8。如果在子程序中使用到了寄存器V1～V8中的某些寄存器，子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于子程序中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4～R7来保存局部变量。
• 寄存器R12用作过程调用时的临时寄存器（用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出栈）， 记作ip。在子程序间的连接代码段中常有这种使用规则。
• 寄存器R13用作数据栈指针，记作sp。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器sp在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
• 寄存器R14称为连接寄存器，记作lr。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。
• 寄存器R15是程序计数器，记作pc。它不能用作其他用途。

ATPCS下ARM寄存器的命名：

 

 

2、数据栈的使用规则

ATPCS规定堆栈为FD（Full Descending：sp指向最后一个压入的值，数据栈由高地址向低地址生长）类型，即满递减堆栈。并且对堆栈的操作是8字节对齐（入栈和出栈都是按照8字节对齐的，如果需要编译汇编程序，一定需要注意这个压栈和出栈的个数）。所以经常使用的指令就有STMFD和LDMFD。

而对于汇编程序来说，如果目标文件中包含了外部调用，则必须满足以下条件:

• 外部接口的数据栈必须是8字节对齐的，也就是要保证在进入该汇编代码后,直到该汇编程序调用外部代码之间,数据栈的栈指针变化为偶数个字;
• 在汇编程序中使用PRESERVE8伪指令告诉连接器，本汇编程序是8字节对齐的.

3、参数传递的规则

根据参数个数是否固定，可以将子程序分为参数个数固定的子程序和参数个数可变的子程序.这两种子程序的参数传递规则是不同的.

1）、参数个数可变的子程序参数传递规则

对于参数个数可变的子程序，当参数不超过4个时,可以使用寄存器R0~R3来进行参数传递，当参数超过4个时，还可以使用数据栈来传递参数。

 

在参数传递时，将所有参数看做是存放在连续的内存单元中的字数据。然后，依次将各名字数据传送到寄存器R0,R1,R2,R3；如果参数多于4个，将剩余的字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。

 

按照上面的规则，一个浮点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递，也可能一半通过寄存器传递，另一半通过数据栈传递。

2）、参数个数固定的子程序参数传递规则

对于参数个数固定的子程序，参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同，如果系统包含浮点运算的硬件部件。

浮点参数将按照下面的规则传递:

• 各个浮点参数按顺序处理；
• 为每个浮点参数分配FP寄存器；

分配的方法是，满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的FP寄存器，第一个整数参数通过寄存器R0~R3来传递，其他参数通过数据栈传递。

3）、子程序结果返回规则

• 结果为一个32位的整数时,可以通过寄存器R0返回；
• 结果为一个64位整数时,可以通过R0和R1返回，依此类推；
• 结果为一个浮点数时,可以通过浮点运算部件的寄存器f0,d0或者s0来返回；
• 结果为一个复合的浮点数时,可以通过寄存器f0-fN或者d0~dN来返回；
• 对于位数更多的结果，需要通过调用内存来传递.

大佬总结

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