也谈栈和栈帧(三)

 

    这次讲ARM的栈帧布局和操作方法。
1.  ARM的栈帧
    先来看看ARM的栈帧布局图：
   
    上图描述的是ARM的栈帧布局方式，main stack frame为调用函数的栈帧，func1 stack frame为当前函数(被调用者)的栈帧，栈底在高地址，栈向下增长。图中FP就是栈基址，它指向函数的栈帧起始地址；SP则是函数的栈指针，它指向栈顶的位置。ARM压栈的顺序很是规矩(也比较容易被黑客攻破么)，依次为当前函数指针PC、返回指针LR、栈指针SP、栈基址FP、传入参数个数及指针、本地变量和临时变量。如果函数准备调用另一个函数，跳转之前临时变量区先要保存另一个函数的参数。
    ARM也可以用栈基址和栈指针明确标示栈帧的位置，栈指针SP一直移动，相比于x86，ARM更为鲜明的特点是，两个栈空间内的地址（SP+FP）前面，必然有两个代码地址（PC+LR）明确标示着调用函数位置内的某个地址。

 

2.  ARM的汇编指令和栈操作
    ARM微处理器共有37个寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。但是这些寄存器不能被同时访问，具体哪些寄存器是可编程访问的，取决于微处理器的工作状态及具体的运行模式。但在任何时候，通用寄存器R0～R15、一个或两个状态寄存器都是可访问的。有三个特殊的通用寄存器：
  寄存器R13：在ARM指令中常用作堆栈指针SP
  寄存器R14：也称作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）即连接寄存器LR
  寄存器R15：也称作程序计数器PC
    ARM进行函数内压栈和出栈往往使用如下的语句：
  stmfd sp!, {r0-r9, lr}    ; 满递减入栈,给寄存器r0-r9,lr压栈,sp不断减4
  ldmfd sp!, {r0-r9, pc}    ; 满递减出栈,给寄存器r0-r9出栈，并使程序跳转回函数的调用点,sp不断增4
    常用的函数内外跳转指令有mov和BL，ARM有两种跳转方式：
  （1）mov pc, <跳转地址〉
    这种向程序计数器PC直接写跳转地址，能在4GB连续空间内任意跳转。
  （2）通过 B BL BLX BX 可以完成在当前指令向前或者向后32MB的地址空间的跳转（为什么是32MB呢？寄存器是32位的，此时的值是24位有符号数，所以32MB？后面再查查看）。B是最简单的跳转指令。要注意的是，跳转指令的实际值不是绝对地址，而是相对地址——是相对当前PC值的一个偏移量，它的值由汇编器计算得出。BL很常用,它在跳转之前会在寄存器LR(R14)中保存PC的当前内容。BL的经典用法如下：
    bl NEXT       ; 跳转到NEXT
    ……
    NEXT
    ……
    mov pc, lr    ; 从子程序返回。