2.3.1 未进行代码优化的Keil编译：ARM模式

让我们在Keil里编译我们的例子

armcc.exe –arm –c90 –O0 1.c

armcc编译器可以生成intel语法的汇编程序列表，但是里面有高级的ARM处理器相关的宏，对我们来讲更希望看到的是IDA反汇编之后的结果。

Listing 2.9: Non-optimizing Keil + ARM mode + IDA

  1. #!bash
  2. .text:00000000                  main
  3. .text:00000000 10 40 2D E9              STMFD SP!, {R4,LR}
  4. .text:00000004 1E 0E 8F E2              ADR R0, aHelloWorld ; "hello, world"
  5. .text:00000008 15 19 00 EB              BL __2printf
  6. .text:0000000C 00 00 A0 E3              MOV R0, #0
  7. .text:00000010 10 80 BD E8              LDMFD SP!, {R4,PC}
  9. .text:000001EC 68 65 6C 6C +aHelloWorld  DCB "hello, world",0 ; DATA XREF: main+4

针对ARM处理器，我们需要预备一点知识，要知道ARM处理器至少有2种模式：ARM模式和thumb模式，在ARM模式下，所有的指令都被激活并且都是32位的。在thumb模式下所有的指令都是16位的。Thumb模式比较需要注意，因为程序可能需要更为紧凑，或者当微处理器用的是16位内存地址时会执行的更快。但也存在缺陷，在thumb模式下可用的指令没ARM下多，只有8个寄存器可以访问，有时候ARM模式下一条指令就能解决的问题，thumb模式下需要多个指令来完成。

从ARMv7开始引入了thumb-2指令集。这是一个加强的thumb模式。拥有了更多的指令，通常会有误解，感觉thumb-2是ARM和thumb的混合。Thumb-2加强了处理器的特性，并且媲美ARM模式。程序可能会混合使用2种模式。其中大量的ipod/iphone/ipad程序会使用thumb-2是因为Xcode将其作为了默认模式。

在例子中，我们可以发现所有指令都是4bytes的，因为我们编译的时候选择了ARM模式，而不是thumb模式。

最开始的指令是STMFD SP!, {R4, LR}，这条指令类似x86平台的PUSH指令，会写2个寄存器（R4和LR）的变量到栈里。不过在armcc编译器里输出的汇编列表里会写成PUSH {R4, LR}，但这并不准确，因为PUSH命令只在thumb模式下有，所以我建议大家注意用IDA来做反汇编工具。

这指令开始会减少SP的值，已加大栈空间，并且将R4和LR写入分配好的栈里。

这条指令（类似于PUSH的STMFD）允许一次压入好几个值，非常实用。有一点跟x86上的PUSH不同的地方也很赞，就是这条指令不像x86的PUSH只能对sp操作，而是可以指定操作任意的寄存器。

ADR R0, aHelloWorld这条指令将PC寄存器的值与"hello, world"字串的地址偏移相加放入R0，为什么说要PC参与这个操作那？这是因为代码是PIC（position-independet code）的，这段代码可以独立在内存运行，而不需要更改内存地址。ADR这条指令中，指令中字串地址和字串被放置的位置是不同的。但变化是相对的，这要看系统是如何安排字串放置的位置了。这也就说明了，为何每次获取内存中字串的绝对地址，都要把这个指令里的地址加上PC寄存器里的值了。

BL __2print这条指令用于调用printf()函数，这是来说下这条指令时如何工作的：

  1. 将BL指令（0xC）后面的地址写入LR寄存器；
  2. 然后把printf()函数的入口地址写入PC寄存器，进入printf()函数。

当printf()函数完成之后，函数会通过LR寄存器保存的地址，来进行返回操作。

函数返回地址的存放位置也正是“纯”RISC处理器（例如：ARM）和CISC处理器(例如x86)的区别。

另外，一个32位地址或者偏移不能被编码到BL指令里，因为BL指令只有24bits来存放地址，所有的ARM模式下的指令都是4bytes（32bits）,所以一条指令里不能放满4bytes的地址，这也就意味着最后2bits总会被设置成0，总的来说也就是有26bits的偏移（包括了最后2个bit一直被设为0）会被编码进去。这也够去访问大约±32M的了。

下面我们来看MOV R0， #0这条语句，这条语句就是把0写到了R0寄存器里，这是因为C函数返回了0，返回值当然是放在R0里的。

最后一条指令是LDMFD SP!, R4,PC，这条指令的作用跟开始的那条STMFD正好相反，这条指令将栈上的值保存到R4和PC寄存器里，并且增加SP栈寄存器的值。这非常类似x86平台里的POP指令。最前面那条STMFD指令成对保存了R4，和LR寄存器，LDMFD的时候将当时这两个值保存到了R4和PC里完成了函数的返回。

我前面也说过，函数的返回地址会保存到LD寄存器里。在函数的最开始会把他保存到栈里，这是因为main()函数里还需要调用printf()函数，这个时候就会影响LD寄存器。在函数的最后就会将LD拿出栈放入PC寄存器里，完成函数的返回操作。最后C/C++程序的main()函数会返回到类似系统加载器上或者CRT里面。

汇编代码里的DCB关键字用来定义ASCII字串数组，就像x86汇编里的DB关键字。