MIPS32叠架坏了吗？

Question

因此，这里的代码如下所愿：

程序1

.text
  .globl main
  main: 
    li     $t0, 10
    mtc1    $t0, $f12
    cvt.s.w $f12, $f12               # 10.0 as single in $f12
    jal     printFloat      

    li      $v0, 4001               #sys_exit
    syscall

printFloat:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame            
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        cvt.d.s $f12, $f12              #converts the single to double
        la      $a0, strDouble          #arguments needed for printf ("%f" in $a0, upper 32 bit of the float in $a2, lower ones in $a1)
        mfc1    $a1, $f12               
        mfc1    $a2, $f13               
        jal     printf                  
        jal     fflush                  

        la      $a1, strBreakLine       #arguments needed for printf (Adress of String in $a1, "%s" in $a0)    
        la      $a0, strStringOut       
        jal     printf                  
        jal     fflush                  

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

.data
strDouble:      .asciiz "%f"
strStringOut:   .asciiz "%s"
strBreakLine:   .asciiz "\n"


phm15fix@ci20:~$ gcc -o test -g test1.s
phm15fix@ci20:~$ ./test
10.000000

程序2

.text
.globl main
main: 
        li     $t0, 10
        mtc1    $t0, $f12
        cvt.s.w $f12, $f12               # 10.0 as single in $f12
        jal     printFloat      

        li      $v0, 4001               #sys_exit
        syscall

printFloat:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame            
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        cvt.d.s $f12, $f12              #converts the single to double
        la      $a0, strDouble          #arguments needed for printf ("%f" in $a0, upper 32 bit of the float in $a2, lower ones in $a1)
        mfc1    $a1, $f12               
        mfc1    $a2, $f13               
        jal     printf                  
        jal     fflush
        jal     printNewLine                  

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

printNewLine:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame            
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        la      $a1, strBreakLine       #arguments needed for printf (Adress of String in $a1, "%s" in $a0)    
        la      $a0, strStringOut       
        jal     printf                  
        jal     fflush 

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

.data
strDouble:      .asciiz "%f"
strStringOut:   .asciiz "%s"
strBreakLine:   .asciiz "\n"


phm15fix@ci20:~$ gcc -o test -g test1.s
phm15fix@ci20:~$ ./test
10.000000
Bus error

程序3

.text
.globl main
main:
        li     $t0, 10
        mtc1    $t0, $f12
        cvt.s.w $f12, $f12               # 10.0 as single in $f12
        jal     function

        li      $v0, 4001               #sys_exit
        syscall

function:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        jal     printFloat

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

printFloat:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        cvt.d.s $f12, $f12              #converts the single to double
        la      $a0, strDouble          #arguments needed for printf ("%f" in $a0, upper 32 bit of the float in $a2, lower ones in $a1)
        mfc1    $a1, $f12
        mfc1    $a2, $f13
        jal     printf
        jal     fflush
        jal     printNewLine

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

printNewLine:
        addi    $sp, $sp, -4            #opens the stack frame
        sw      $ra, 0($sp)             #saves the return adress

        la      $a1, strBreakLine       #arguments needed for printf (Adress of String in $a1, "%s" in $a0)
        la      $a0, strStringOut
        jal     printf
        jal     fflush

        lw      $ra, 0($sp)             #restores the return adress
        addi    $sp, $sp, 4             #pops the stack frame
        jr      $ra

.data
strDouble:      .asciiz "%f"
strStringOut:   .asciiz "%s"
strBreakLine:   .asciiz "\n"

在每个程序的末尾都是特定的输出。

第一个程序运行得很好。在第二个程序中，我增加了一个打印新行的功能。如果我运行这个，我会得到一个“公共汽车错误”。

在第三个程序中，我制作了一个虚拟函数来模拟另一个堆栈级别。也有一个“总线错误”，我想打印的数字不是打印。

我想我们的堆叠有问题。

我使用调试器，如果我从堆栈加载返回地址，我的$ra中有错误的地址，我不知道为什么。如果它跳到这个地址，我会得到“总线错误”。

以下是功能：

PRINT_DOUBLE:
        addi    $sp, $sp, -4            
        sw      $ra, 0($sp)             

        la      $a0, strDouble          
        mfc1    $a1, $f12               
        mfc1    $a2, $f13               
        jal     printf                  
        nop
#       lw      $a0, stdout
#        jal     fflush                  
        jal     BREAK_LINE

        lw      $ra, 0($sp)             
        addi    $sp, $sp, 4             
        jr      $ra


BREAK_LINE:
        addi    $sp, $sp, -4            
        sw      $ra, 0($sp)             

        la      $a0, strBreakLine
        jal     PRINT_STRING

        lw      $ra, 0($sp)             
        addi    $sp, $sp, 4             
        nop

        jr      $ra

PRINT_STRING:
        addi    $sp, $sp, -4            
        sw      $ra, 0($sp)             

        add     $a1, $a0, $zero         
        la      $a0, strStringOut       
        jal     printf                  
        la      $a0, stdout
        lw      $a0, 0($a0)
        jal     fflush                  

        lw      $ra, 0($sp)             
        addi    $sp, $sp, 4             
        nop
        jr      $ra

Answer 1

我看过你的节目了，大部分都没问题。我认为您的堆栈保存/还原是好的。但是，我至少看到了另外一个问题。

在每个jal printf之后，您将立即执行jal fflush，因此fflush将获得printf的第一个参数，即字符串指针，而不是文件描述符指针(例如stdout)。

根据mips，$a0-$a3寄存器可以被被调用者修改/销毁。所以，在printf返回之后，$a0可以是任何东西。

这三个程序似乎都有这个问题。国际海事组织，如果程序1起作用，那只是抽签的运气(即)在$a0中结束的一切都是无害的。也就是说，不管里面有什么，都指向一个不是文件描述符的内存位置，但是fflush试图将其解释为文件描述符，并从中获益。

另外，对于fflush，$a0应该指向一个地址，即单词4字节对齐。如果不是，那可能是总线错误的根源。

要解决这个问题，请将所有fflush调用更改为：

lw     $a0,stdout
jal    fflush

这可能会起作用，但是，根据gcc汇编程序所做的工作，您可能必须这样做：

la     $a0,stdout
lw     $a0,0($a0)
jal    fflush

我已经看到，如果我尝试从一个函数跳回(例如，我跳到PRINT_DOUBLE，在那里跳到BREAK_LINE，然后跳到PRINT_STRING，如果我跳回BREAK_LINE，一切都很好)，那么就会出现总线错误，但是从BREAK_LINE跳到PRINT_DOUBLE，我得到了buserror

我已经查过你的密码了，又一次看上去很好。调试这一点的一种方法是使用gdb，在函数中单步使用stepi，并在jal printf或jal fflush之后放置断点。

在每个jal之前和之后，注意$sp值。一定是一样的。为了你所有的功能。另外，当从函数返回时，请注意$sp值，然后是从lw返回到$ra的值。他们都应该符合“预期”

此外，$sp必须在任何时候都对齐4字节。实际上，根据我看过的一份mips文档，它说堆栈帧必须对齐8字节。在这一点上这可能有点过分，但我要提一提。

如果您从未对齐处执行lw，则这是一个对齐异常，它可能会显示为SIGBUS。此外，在执行$ra之前检查jr $ra值。它还必须是“预期”值，并对齐4字节。

换句话说，到底哪条指令会产生异常？

您可以做的另一件事是注释掉一些函数调用。从jal fflush开始。然后，在您的子函数中注释掉jal printf。我注意到，您在一开始就做了一个“裸”printf调用，这似乎很好。继续这样做，直到程序停止故障。这应该有助于使这个地区[呼叫]本地化。

您没有说明您是在像spim或mars这样的模拟器中运行，还是在真正的H/W (可能是在运行linux )中运行。我怀疑真实的H/W.但是，您可以通过在我更喜欢的mars模拟器下运行来验证您的逻辑，并为只执行jr $ra的printf和fflush提供虚拟函数。请注意，spim和mars都不能链接到.o文件。它们完全来源于工作，所以您只能使用.s。

如果您在实际的H/W上运行，gdb应该能够提供有关异常源的详细信息。如果没有，请创建一个C函数，该函数使用SIGBUS为sigaction设置信号处理程序(参见手册)。然后，在信号处理程序上放置一个断点。

信号处理程序的一个参数是指向具有其他信息的siginfo_t结构的指针。注意，对于SIGBUS，si_code字段将有一个可能有更多information.The第三参数的BUS_*值，尽管void *是指向在异常发生时可以为您提供寄存器值的指针。

在我给出的另一个答案中：mips recursion how to correctly store return address for a function，另一个OP，也有类似的问题。我的答案添加了一些特殊的堆栈对齐和检查代码，这可能给你一些想法。