【ARM汇编的堆栈问题】

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今天来带大家了解ARM汇编的堆栈问题

1. ARM汇编中压栈能解决什么问题？

2. ARM微处理器有哪几种类型的堆栈工作方式呢？

3. 堆栈类型又如何检验呢？

写在前面：为什么必须要讲ARM的堆栈问题，因为如果没有堆栈的运用很多问题是没有办法解决的，之前有文章讲到，只能用寄存器R0~R3来传递参数，因此当你需要传递多个参数的时候就会收到限制，该怎么解决？这里就引入了压栈和出栈概念的运用。

看完前面写的文章，大家肯定学会了如何从内存获取地址、如何读取数据、如何调用scanf和printf，但只能输入和输出三个数据，今就带大家学习一下如何运用栈输入输出4个数据甚至更多。

怎么一次性输出多个数据呢？

💫没有接触栈概念时的思路（从内存中读取地址——将内容传给寄存器——调用printf显示）

源代码：

.data    str:.asciz " %5d\n %5d\n %5d\n %5d\n"    a:.word 1    b:.word 2    c:.word 3    d:.word 4.text.globl mainmain:    stmfd sp!,{lr}    ldr r0,=a    ldr r1,[r0]    ldr r0,=b    ldr r2,[r0]    ldr r0,=c     ldr r3,[r0]    ldr r0,=d     ldr r4,[r0]    ldr r0,=str    bl printf    mov r0, #0    ldmfd sp!,{lr}mov pc,lr.end

运行结果：

如果这一部分代码还是看不明白的话，那就请小可爱自行看前面写的文章了哦。【ARM嵌入式基础】

我们发现第四个数据并不是我们想要的数据，这里为什么会出错呢？就是因为我们调用printf也好scanf也好只能用R0~R3中的数据，R4中的数据取不到的。

如何压入栈中，输出正确结果呢？

⭐️我们知道了为什么出错，下面就来看看怎么不出错

压栈的指令在这篇文章中其实已经提到【ARM汇编模板】

//压栈 push {r4}//出栈 pop {r4}

💖这里由于我们调用了printf，调用之后实际上已经把r4出栈，所以不用加pop {r4}

但是当没有运用函数让他出栈时要手动出栈，因为我们一定要遵循堆栈平衡原则，我们来看下一

压栈后的源代码：

.data    str:.asciz " %5d\n %5d\n %5d\n %5d\n"    a:.word 1    b:.word 2    c:.word 3    d:.word 4.text.globl mainmain:    mov r4,#0    stmfd sp!,{lr}    ldr r0,=a    ldr r1,[r0]    ldr r0,=b    ldr r2,[r0]    ldr r0,=c     ldr r3,[r0]    ldr r0,=d     ldr r4,[r0]    push {r4}    ldr r0,=str    bl printf    mov r0, #0    ldmfd sp!,{lr}mov pc,lr.end

运行结果：

👍没错，就是这么简单！大家一定要动手试一下哦

ARM微处理器有哪几种堆栈工作方式呢?

既然提到了栈的运用，就把它给讲明白

堆栈是一种数据结构，按照先进后出的工作方式，使用一个称为堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。

当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据时，称为满堆栈，而当堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置时，称为空堆栈。同时，当堆栈由低地址向高地址生成时，称为递增堆栈，当堆栈由高地址向低地址生成时，称为递减堆栈。这样就有4种类型的堆栈工作方式，ARM微处理器支持这四种类型的堆栈工作方式。

一共就这四种类型，下面我们可以验证一下ARM默认的是哪种堆栈类型

怎么来检测ARM堆栈的类型？

我们了解完堆栈的类型，发现有两个变量：满|空堆栈类型、递增|递减堆栈类型。

这样就得到了一个思路：

直接上代码：

.data    fmt:.asciz "\n r4=%d sp=%d lr=%d\n".text.globl mainmain:    push {lr}    ldr r0,=fmt mov r1,r4 mov r2,sp mov r3,lr    bl printf    push {r4}    ldr r0,=fmt ldr r1,[sp] mov r2,sp mov r3,lr    bl printf    mov r0, #0    ldmfd sp!,{lr}    mov pc, lr.end

给大家分开讲解一下：

①把r4中的内容给到r1，把栈顶的内容给到r2，把链接寄存器的内容给r3，然后调用printf输出

②这里的sp是R13寄存器（堆栈指针寄存器）的别名，sp指向栈顶

③ 这里的lr是R14寄存器（链接寄存器）的别名，想通过他是否改变来验证调用printf跳转一次后，寄存器的值是否会发生变化

    ldr r0,=fmt mov r1,r4 mov r2,sp mov r3,lr    bl printf

①先把r4压到栈中

②把栈顶的内容给r1然后输出，目的是为了把r4压到栈中后，比较栈顶和上面r4中的内容，查看r4是不是放到了栈顶，从而来判断是不是满堆栈

③ 再把栈顶的地址给r2输出，目的是为了看现在的地址和上面没有压栈时的地址变化情况，从而判断是递增还是递减

查看运行结果：

得出结论：

1. 压栈后栈顶的内容和原本r4的内容一直，说明r4到了栈顶，所以是满堆栈。
2. 查看两次栈顶地址的值，发现减小了，所以是递减堆栈。
3. 综上所述：ARM的默认堆栈类型就是（FD）满递减堆栈

🎁总结：

• 可以通过入栈和出栈的方式输入或输入3个以上的数据

• ARM支持4中堆栈类型，默认是（FD）满递减堆栈，可以通过其他方式来改变你所需的堆栈类型

• 要学会通过动手实践来验证你的猜想是否正确，这里我们学会了验证ARM堆栈类型的方法

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