为什么 MIPS GCC 在 function 调用（GOT 指针）之后从 16（$fp）重新加载 28 美元，而没有先存储到 16（$fp）？

Question

我想我需要粘贴完整的代码，虽然它看起来很长。

我写了一个简单的代码进行测试。

#include <stdio.h>

int funadd(int a, int b){
  int x = 0;

  x = a + b;

  return x;
}

int fun(int a, int b){
  int y = 17;
  int returnvalue = 0;

  returnvalue = funadd(a, b);
  returnvalue = returnvalue - y;

  return returnvalue;
}

int main(){

  int a = 32;
  int b = 24;

  int c = 0;

  c = fun(a, b);

  printf("%d\n", c);

  return c;

}

组装后：

    .file   1 "testfuncall.c"
    .section .mdebug.abi32
    .previous
    .nan    legacy
    .module fp=xx
    .module nooddspreg
    .abicalls
    .text
    .align  2
    .globl  funadd
    .set    nomips16
    .set    nomicromips
    .ent    funadd
    .type   funadd, @function
funadd:
    .frame  $fp,24,$31      # vars= 8, regs= 1/0, args= 0, gp= 8
    .mask   0x40000000,-4
    .fmask  0x00000000,0
    .set    noreorder
    .set    nomacro
    addiu   $sp,$sp,-24
    sw  $fp,20($sp)
    move    $fp,$sp
    sw  $4,24($fp)
    sw  $5,28($fp)
    sw  $0,8($fp)
    lw  $3,24($fp)
    lw  $2,28($fp)
    addu    $2,$3,$2
    sw  $2,8($fp)
    lw  $2,8($fp)
    move    $sp,$fp
    lw  $fp,20($sp)
    addiu   $sp,$sp,24
    jr  $31
    nop

    .set    macro
    .set    reorder
    .end    funadd
    .size   funadd, .-funadd
    .align  2
    .globl  fun
    .set    nomips16
    .set    nomicromips
    .ent    fun
    .type   fun, @function
fun:
    .frame  $fp,40,$31      # vars= 8, regs= 2/0, args= 16, gp= 8
    .mask   0xc0000000,-4
    .fmask  0x00000000,0
    .set    noreorder
    .cpload $25
    .set    nomacro
    addiu   $sp,$sp,-40
    sw  $31,36($sp)
    sw  $fp,32($sp)
    move    $fp,$sp
    .cprestore  16
    sw  $4,40($fp)
    sw  $5,44($fp)
    li  $2,17           # 0x11
    sw  $2,24($fp)
    sw  $0,28($fp)
    lw  $5,44($fp)
    lw  $4,40($fp)
    lw  $2,%got(funadd)($28)
    move    $25,$2
    .reloc  1f,R_MIPS_JALR,funadd
1:  jalr    $25
    nop

    lw  $28,16($fp)
    sw  $2,28($fp)
    lw  $3,28($fp)
    lw  $2,24($fp)
    subu    $2,$3,$2
    sw  $2,28($fp)
    lw  $2,28($fp)
    move    $sp,$fp
    lw  $31,36($sp)
    lw  $fp,32($sp)
    addiu   $sp,$sp,40
    jr  $31
    nop

    .set    macro
    .set    reorder
    .end    fun
    .size   fun, .-fun
    .rdata
    .align  2
$LC0:
    .ascii  "%d\012\000"
    .text
    .align  2
    .globl  main
    .set    nomips16
    .set    nomicromips
    .ent    main
    .type   main, @function
main:
    .frame  $fp,48,$31      # vars= 16, regs= 2/0, args= 16, gp= 8
    .mask   0xc0000000,-4
    .fmask  0x00000000,0
    .set    noreorder
    .cpload $25
    .set    nomacro
    addiu   $sp,$sp,-48
    sw  $31,44($sp)
    sw  $fp,40($sp)
    move    $fp,$sp
    .cprestore  16
    li  $2,32           # 0x20
    sw  $2,24($fp)
    li  $2,24           # 0x18
    sw  $2,28($fp)
    sw  $0,32($fp)
    lw  $5,28($fp)
    lw  $4,24($fp)
    lw  $2,%got(fun)($28)
    move    $25,$2
    .reloc  1f,R_MIPS_JALR,fun
1:  jalr    $25
    nop

    lw  $28,16($fp)
    sw  $2,32($fp)
    lw  $5,32($fp)
    lw  $2,%got($LC0)($28)
    addiu   $4,$2,%lo($LC0)
    lw  $2,%call16(printf)($28)
    move    $25,$2
    .reloc  1f,R_MIPS_JALR,printf
1:  jalr    $25
    nop

    lw  $28,16($fp)
    lw  $2,32($fp)
    move    $sp,$fp
    lw  $31,44($sp)
    lw  $fp,40($sp)
    addiu   $sp,$sp,48
    jr  $31
    nop

    .set    macro
    .set    reorder
    .end    main
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Debian 6.3.0-18+deb9u1) 6.3.0 20170516"

我意识到在每个 function 调用之后，都有一条lw $28,16($fp)指令。 但是我没有看到任何代码会首先在调用者或被调用者中存储一个值。

我可以阅读 MIPS 程序集。 我知道lw是加载字，以及 $fp 和 $sp 是帧指针和堆栈指针。

我只是不明白从16($fp)加载任何内容有什么意义； 似乎有一个未初始化的空间。

我知道$28是$gp ，并且可以看到它被用作 GOT 指针，以在调用之前加载 function 地址，但似乎没有在函数中使用该寄存器之前初始化该寄存器。

MIPS 调用约定是否需要$28才能指向 function 条目上的 GOT？

Answer 1

lw $28,16($fp)

lw是一个“加载字”指令——它将一个字（4 字节或 32 位）从 memory 加载到寄存器中。 $28是目标寄存器（有时也称为$gp ），而16($fp)是要从 16 个字节加载到帧中的地址（ $fp是帧指针寄存器，并将 16 添加到它获取要加载的地址）。

“帧”通常用于保存 function 的局部变量——当 function 启动时，它通过从$sp中减去一个常量来在堆栈上分配一个帧，然后将调用者的$fp值存储在其中某处并复制$sp到$fp所以它指向这个新分配的帧。 然后，它使用 load( l ) 和 store( s ) 指令将本地数据读取到帧中或从帧中写入本地数据。

如果您使用优化进行编译，GCC 会尽可能将局部变量保存在寄存器中，而不是浪费大量指令将它们存储/重新加载到堆栈中。 并且将访问相对于堆栈指针的堆栈 memory，而不是花费一条指令将$fp设置为传统的帧指针。 未优化的代码看起来不像人类手写的那样，但优化的代码有时会这样。

Answer 2

我想我知道为什么。

我自动忽略了.cprestore 16 ，因为我认为它没用。 但事实证明，它会发出与$gp寄存器相关的实际指令，而不仅仅是元数据。

.cprestore 16将扩展为sw $gp,16(sp) 。 它与.cpload $25和其他必要的代码一起使用。 具体可以阅读链接https://www.linux-mips.org/wiki/PIC_code