WinCE 和 Linux 上的 ARM 调用约定
简介
ARM 处理器架构因其低功耗、高性能和低成本的特点，在嵌入式系统和移动设备中越来越受欢迎。它广泛应用于 Windows CE 和 Linux 等操作系统的开发。本文将讨论 Windows CE 和 Linux 上的 ARM 调用约定。
什么是调用约定?
调用约定是一组规定程序中函数调用方式的规则。这些规则用于定义如何传递参数、如何处理返回值以及在函数调用期间如何管理堆栈。ARM 架构有几种不同的调用约定，它们因所使用的操作系统而异。
Windows CE 上的调用约定
Windows CE 是一款专为手机和 PDA 等小型设备设计的实时操作系统。 Windows CE 中使用的 ARM 调用约定称为"Windows CE 操作系统的 ARM 过程调用标准"(APCS-CE)。
APCS-CE 为函数调用定义了几条规则。首先，函数的前四个参数传递到寄存器 r0 至 r3。如果参数超过四个，则通过堆栈传递。其次，函数的返回值传递到寄存器 r0。如果返回值大于 32 位，则传递到寄存器 r0 和 r1。
第三，堆栈以特定方式管理。调用函数时，调用者负责将返回地址压入堆栈。被调用者负责将剩余的寄存器内容压入堆栈，然后才能使用它们。最后，堆栈按 8 字节对齐。
示例
以下是一个使用 APCS-CE 调用约定对两个数字进行加法运算的函数示例 -
int add(int a, int b) {
int c;
__asm {
mov r0, a
mov r1, b
bl sum
mov c, r0
}
return c;
}
int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
在此示例中，add() 函数接受两个参数(a 和 b)并返回它们的和。参数传递到寄存器 r0 和 r1，并使用 bl 指令进行函数调用。sum() 函数单独定义，接受两个参数(a 和 b)，并将这两个参数相加后返回。
Linux 上的调用约定
Linux 是一种流行的开源操作系统，可在各种设备上运行，包括服务器、台式机和嵌入式系统。Linux 中使用的 ARM 调用约定称为 ARM 过程调用标准 (APCS)。
APCS 为函数调用定义了几条规则。首先，函数的前四个参数传递到寄存器 r0 到 r3。如果参数超过四个，则通过堆栈传递。其次，函数的返回值传递到寄存器 r0。如果返回值大于 32 位，则将其传入寄存器 r0 和 r1。
第三，堆栈以特定方式管理。函数调用时，调用者负责将返回地址压入堆栈。被调用者负责在使用剩余寄存器之前将其压入堆栈。最后，堆栈按 8 字节对齐。
示例
以下是一个使用 APCS 调用约定对两个数字进行加法运算的函数示例 -
int add(int a, int b) {
int c;
asm volatile (
"mov r0, %1
\t"
"mov r1, %2
\t"
"bl sum
\t"
"mov %0, r0
\t"
: "=
)
}
在此示例中，add() 函数接受两个参数(a 和 b)并返回它们的和。参数传递到寄存器 r0 和 r1，并使用 bl 指令进行函数调用。sum() 函数单独定义，接受两个参数(a 和 b)，并将这两个参数相加后返回。
APCS-CE 与 APCS 之间的差异
APCS-CE 与 APCS 之间的主要差异在于堆栈的管理方式。APCS-CE 要求堆栈对齐 8 字节，而 APCS 没有此要求。此外，APCS-CE 要求调用者在调用函数之前将剩余寄存器压入堆栈，而 APCS 没有此要求。
另一个差异在于返回值的处理方式。APCS-CE 要求将返回值传递到寄存器 r0，而 APCS 允许将返回值传递到任何寄存器。
此外，需要注意的是，调用约定可能因所使用的编译器而异。例如，不同版本的 GCC 可能针对同一操作系统使用不同的调用约定。请务必查阅所用编译器的文档，以确保遵循正确的调用约定。
另一个重要的考虑因素是，ARM 架构同时支持 32 位和 64 位模式，并且调用约定会根据所使用的模式而有所不同。例如，在 64 位模式下，参数通过寄存器 x0 到 x7 传递，而不是通过 r0 到 r7 传递。
最后，值得注意的是，除了 APCS 和 APCS-CE 之外，ARM 架构还有许多其他调用约定。例如，Microsoft Visual C++ 编译器生成的 ARM 代码有调用约定，LLVM 编译器生成的 ARM 代码也有调用约定。
结论
在本文中，我们讨论了 Windows CE 和 Linux 上的 ARM 调用约定。我们已经看到，这两个操作系统都使用 ARM 过程调用标准，但在堆栈管理和返回值处理方式上存在一些差异。理解这些调用约定对于在 ARM 架构上编写高效且可移植的代码至关重要。
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有用资源
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