編譯為ARM芯片上的ASM，為什么只使用r1，r2和r3寄存器

Question

我只是開始研究Raspberry Pi上的ARM組件（在評論中感謝任何指向優秀文檔的鏈接）

我有一個使用以下命令編譯為匯編器的C ++程序

 g++ -S -fverbose-asm -march=armv6j -mtune=arm1176jzf-s file.cpp

然后，我可以檢查file.s，它很棒，而且很有意義。 但是我認為ARM芯片有15個通用寄存器，我讀到的這段代碼是僅使用r1-r3

mov     r3, r3, asl #1  @ tmp166, tmp166,
add     r3, r3, r2      @ tmp166, tmp166, D.24883
mov     r2, r3, asl #3  @ tmp167, tmp166,
add     r3, r3, r2      @ tmp166, tmp166, tmp167
rsb     r2, r3, r1      @ D.24883, tmp166, tmp161

在生成的代碼中看不到比r3高的寄存器。 我從根本上了解什么？ 是否有充分的理由呢？ 還是生成的代碼不是最優的？

UPDATE

1. 如果我使用-O2編譯，它將使用更多的寄存器，因此我假設這是GCC選擇執行的操作。 不確定為什么或由哪個開關控制此行為。
2. 我還讀到r1-r4可以在不重置其狀態的情況下使用，所以我猜對於較小的函數，這樣更有效嗎？

Answer 1

ARM ABI在其他處理器系列中並不罕見，它是當編譯器為目標生成代碼時，一些寄存器用於傳遞參數，一個/一些寄存器用於返回結果，而某些寄存器不必保留它們，基本上您可以放心使用它們，如果需要使用它們，則需要保留其余的寄存器（將其從棧中推入/彈出）。

arm使用r0-r3傳遞參數，並使用r0返回結果。 r0-r3也被認為是可拋棄的（也許還有一個更高的寄存器），因此如果程序足夠簡單並且不需要太多寄存器，它將嘗試使用r0-r3來提高性能（不需要使用堆棧）。

編寫高級代碼來驅動機器代碼是一種藝術形式，您需要了解編譯器和處理器等。您在正確的道路上，但需要編寫更多的函數來編譯和檢查生成的機器代碼。

Answer 2

寄存器的使用由兩個約束定義，然后再次有效地使用它們取決於編譯器。

• ABI
• ARM / Thumb執行狀態

ABI是一個約定，顧名思義，它提供二進制兼容性。 ARM ABI ， ABI的一部分，定義了哪些寄存器用於函數調用。 ARM ABI狀態r0-r3用於函數調用。 支持ARM ABI的ARM編譯器需要采用這種方式，這意味着對寄存器使用的限制。

另一個約束是ARM / Thumb執行模式。 某些ARM CPU可以在Thumb執行模式下運行，在該模式下，大多數指令只能訪問ARM內核寄存器的前八個r0-r7（ARM ARM 4.1）。 這也限制了編譯器可以使用多少個寄存器。

其余部分取決於編譯器，優化模式和調試支持的質量。

Answer 3

您的代碼可能不夠復雜，不足以需要更多寄存器。