ARM GCC生成的函数序言

Question

我提到ARM工具链可以生成不同的功能序言。 实际上，我看到了两个obj文件（vmlinux），它们的功能序言完全不同：

第一种情况如下：

push {some registers maybe, fp, lr} (lr ommited in leaf function)

第二种情况如下：

push {some registers maybe, fp, sp, lr, pc} (i can confuse the order)

因此，如我所见，第二个按钮会另外推动pc和sp。 我也看到了崩溃实用程序（kdump项目）中的一些注释，其中，内核堆栈帧应该具有{...，fp，sp，lr，pc}格式，这让我更加困惑，因为在某些情况下，我发现并非如此真正。

1.）我是否正确，需要一些gcc额外标志来在功能序言中额外推送pc和sp？ 如果是，那是什么？

2.）这是做什么用的？ 基本上，据我了解，我只能使用FP和LR展开堆栈，为什么我需要此附加值？

3.）如果用编译标志没有任何作用，我该如何强制生成此扩展功能序言，目的又是什么？

谢谢。

Answer 1

1.）我是否正确，需要一些gcc额外标志来在功能序言中额外推送pc和sp？ 如果是，那是什么？

有许多gcc选项会影响堆栈帧（ -march ， -mtune等可能会影响所使用的指令）。 在您的情况下，它是-mapcs-frame 。 同样， -fomit-frame-pointer将从叶函数中删除帧。 几个静态函数可以合并到一个生成的函数中，从而进一步减少了帧数。 APCS可能会导致代码稍慢一些，但是堆栈跟踪需要它。

2.）这是做什么用的？ 基本上，据我了解，我只能使用FP和LR展开堆栈，为什么我需要此附加值？

所有非参数寄存器（r0-r3）都需要保存，因为返回到调用方时需要恢复它们。 编译器将在堆栈上分配其他本地变量，因此当fp更改时， sp几乎总是更改。 有关存储pc原因，请参见下文。

3.）如果用编译标志没有任何作用，我该如何强制生成此扩展功能序言，目的又是什么？

如您所料，它是编译器标志。

; Prologue - setup
mov     ip, sp                 ; get a copy of sp.
stm     sp!, {fp, ip, lr, pc}  ; Save the frame on the stack. See Addendum
sub     fp, ip, #4             ; Set the new frame pointer.
    ...
; Epilogue - return
ldm     sp, {fp, sp, lr}       ; restore stack, frame pointer and old link.
    ...                        ; maybe more stuff here.
bx      lr                     ; return.

典型的保存是stm sp!, {fp, ip, lr, pc}和ldm sp, {fp, sp, lr}的还原。 如果您检查ABI / APCS文档，这是正确的。 注意，没有“！” 尝试修复堆栈。 从存储的ip值显式加载它。

同样，保存的个人pc未在结语中使用。 它只是在堆栈上丢弃的数据。 那为什么要这样做呢？ 异常处理程序（中断，信号或C ++异常）和其他堆栈跟踪机制希望知道谁保存了帧。 ARM始终只有一个功能序言 （一个入口）。 但是，有多个出口。 在某些情况下，像return function();这样的return function(); 可能实际上在这里的更多内容中变成了b function 。 这被称为尾叫。 同样，当在例程中间调用叶子函数并发生异常时，它将看到叶子的PC范围，但是叶子可能没有调用帧。 通过保存pc ，可以在叶子中发生异常时检查调用框架 ，以了解谁真正保存了堆栈。 pc与析构函数等的表可能被存储，以允许对象被释放或弄清楚如何调用信号处理程序。 跟踪堆栈时，多余的pc非常好用，而且由于管道内衬，操作几乎是免费的。

另请参阅： ARM链接和帧寄存器问题，以了解编译器如何使用这些寄存器。