函数调用mips

Question

假设我们正在检查只有一个局部变量x的函数f的MIPS汇编代码：

void f(void) {
int x;
...
}

我有两个问题：

1. 对于寄存器$sp、$ra和$fp，假设$ra和$fp是函数唯一保存的寄存器modifi，那么f的函数序言和结束符是如何实现的。
2. F的MIPS程序集代码如何访问变量x。

我的尝试:函数序言将寄存器$ra和$fp保存到调用堆栈中。函数后记通过将这些寄存器从堆栈中弹出并将控制返回到$ra中的地址来恢复这些寄存器。不确定MIPS如何访问变量x，但我知道局部变量也存储在堆栈中。

Answer 1

(a) f的函数序言和结尾对寄存器$sp、$ra和$fp做了什么假设$ra和$fp是由函数编辑的唯一被调用保存寄存器modifi。

($fp是“框架指针”，也称为“基本指针”，$sp是“堆栈指针”，$ra是“返回地址”)

要解释如何访问'int x‘，了解它的存储方式和存储位置是很重要的。由于'int x‘是一个局部变量，MIPS将通过从堆栈指针中减去32位整数的字节数(4)，为堆栈上的整数分配适当的空间(或者如果有空格，则使用markgz所说的方法)。还保存调用方的返回地址(另外4个字节)，以便函数可以链接回调用方：

sub $sp, $sp, 8   #4 bytes for $ra + 4 bytes for 'int x' = 8 bytes allocated
sw $ra, 4($sp)    #note the order, $ra is always first
sw [int x], 0($sp)

或

addi $sp, $sp, -8  #an alternate to the code above
sw $ra, 4($sp)
sw [int x], 0($sp)

同样，在函数调用结束时，该函数将通过释放堆栈上的空间将寄存器还原给调用方：

lw [int x], 0($sp)
lw $ra, 4($sp)
addi $sp, $sp, 8

我在使用框架指针($fp)方面没有太多经验，但是如果堆栈指针($sp)在一个过程中更改了值，它就不能再用作引用点，因此($fp)取代它的位置($sp只是另一个寄存器)。

(b) f的MIPS程序集代码如何访问变量x.

要访问'int x'，函数'f‘可以将变量加载到临时寄存器中。

lw $t0, 0($sp)  #it can be any temporary register

由于在函数调用中没有保存局部变量，所以可以将它们存储在临时寄存器中。本质上，'push‘指令将是'sw’(存储单词)，‘’指令将是'lw‘('load word')。

而且，我知道MIPS是一种痛苦，这个参考单真的帮助了我。

Answer 2

看看MIPS调用约定这里。通常，函数中的局部变量将保存在临时(调用方保存的)寄存器$t0 - $t9中。如果函数本身调用函数，则局部变量将保存在堆栈上。

MIPS中没有push或pop指令，因此函数序言将堆栈指针减少足够的单词，以满足函数的所有堆栈存储需求，而函数后记则取消了这一点。

Answer 3

对于寄存器$sp、$ra和$fp，假设$ra和$fp是函数唯一保存的寄存器modifi，那么f的函数序言和结束符是如何实现的。

$sp -堆栈指针$fp -帧指针$ra -返回地址

函数序言和结语指的是在函数开始时将返回地址寄存器(和任何其他寄存器)保存到堆栈，并在函数结束时将值返回到它们各自的寄存器。

正如您可能已经注意到的，MIPS架构没有堆栈，您必须创建它(您可能需要检查模拟器或特定处理器的手册，因为它的召集地址不同)。

您将在主程序中保存$sp中指定的地址：

daddi $sp, $sp, 0x400 # this is the convention address for WinMIPS64's stack 

您可能出于几个原因想要使用堆栈，例如：

• 在嵌套函数情况下保存返回地址寄存器($ra)
• 对于$fp，如问题所示
• 如果在函数中使用$s0-$s7寄存器，则保存它们。按照惯例，在使用时应该将它们保存到堆栈中(在这种情况下不适用，但可能有人正在阅读它)。

要做到这一点，您可以像上面的用户一样使用代码(根据您使用的MIPS版本，代码可能略有不同，请检查手册)。

要推送到堆栈，您必须使用上面的代码来模拟堆栈函数(为数据腾出空间，将数据保存在堆栈上)。请记住，当您按上面的堆栈时，您还必须弹出相等的值，将$sp返回到它原来的位置。您可以按照相反的顺序(同样，如上面所示的用户所示)执行此操作。

另外:由于MIPS中函数的调用指令(jal跳转和链接)自动将返回地址保存在单个寄存器中($ra -返回地址，记得吗？)，如果使用递归或从第一个函数调用第二个函数，则始终需要这样做，否则返回地址将丢失到主程序，因为在下一次调用时，返回地址将被“踩上”。

例如，如果您将有许多寄存器值保存到堆栈中，并且您希望访问不同的操作数，而不移动将始终指向堆栈顶部的$fp，则将使用框架指针$sp。为了做到这一点，您需要将$sp的值加载到$fp上，然后添加一个位移值来移动。

它允许您在保持$sp位于相同位置的同时从堆栈加载值，从而允许您跟踪push和pop操作。

F的MIPS程序集代码如何访问变量x。

按照惯例，MIPS拥有参数和返回值的特定寄存器。在MIPS中，要传递给函数的参数保存在寄存器$a0-$a3中，返回值保存在$v0-$v1中。可以在函数中使用的临时寄存器是$t0-$t9，但它们在函数返回时不保留其值。但是，由于可能没有寄存器，所以可能需要使用堆栈。按照约定，$s0-$s7保存寄存器，通过使用堆栈保存其值。

P.S. 重要：--我正在使用WinMIPS64模拟器。MIPS汇编语言在寄存器大小、指令集和堆栈地址方面各不相同，请参考您的特定版本手册，并检查哪些值适用于您的情况，因为这将影响您的代码。