MIPS - 为什么调用子程序时要恢复堆栈

问题描述

假设我们使用堆栈帧将参数传递给子程序,如下所示:

addi $sp,$sp,-8
sw $s0,0($sp)
jal sub
lw $s1,4($sp)
addi $sp,8

sub: lw $t0,0($sp)
... do stuff ...
sw $t1,4($sp)
jr $ra

我了解通过堆栈传递参数并使用 $ra 寄存器返回给调用者的概念。

我不太清楚的是:

addi $sp,8

这会恢复堆栈帧中的空间。有人可以帮我理解:

  1. 如果我不这样做会怎样?
  2. 如果我不恢复空间,汇编器会“关心”吗?
  3. 这是否类似于 C++ 中的内存管理? (即:删除指针、析构函数等)

解决方法

堆栈指针是一个 call-preserved register,就像 $s0 .. $s7 - 调用者希望它的值在 jal 之后保持不变,以便它可以找到它自己的堆栈东西(比如它自己保存的返回地址)。

另见我在谷歌上找到的 MIPS 调用约定摘要:https://courses.cs.washington.edu/courses/cse410/09sp/examples/MIPSCallingConventionsSummary.pdf

想想如果你想调用一个函数会发生什么,但该函数会让 $sp 指向更远的某个未知距离。你将如何从中恢复?这将是一个很大的痛苦,所以我们需要函数来恢复 $sp(或者首先不要接触它)。

在 C 术语中,它是在离开函数时释放自动存储(本地变量,如 int i;)的机制。 (即使您通过 longjmp 离开多级父函数而不是一次返回一个级别,这也有效。)

不像像分别为每个变量运行析构函数,这就是为什么你可以用一个大 addiu $sp,$sp,16 一次释放四个单词的空间。


如果我不恢复空间,汇编器会“关心”吗?

不,汇编器本身只是将源行转换为输出文件(或当前部分)中的字节,一次一行。唯一引用其他行的是符号和宏。它根本不执行结构化编程。

,

每次我们想保存任何寄存器的值时,我们将在覆盖它之前将其保存在堆栈中。

例如,如果我们覆盖返回地址寄存器 $ra,程序将崩溃或以无限循环结束。

为了避免覆盖每个函数的返回地址,我们将其存储在堆栈中。

所以回答你的问题:

1- 你最好清理(设置为零)你使用的内存。

2- 汇编器不在乎

3- 不,它不像 C++。 在 C++ 中,使用 malloc 或构造函数分配空间的指针在堆中而不是堆栈中占用空间。 堆有一个有组织的结构,由块和头组成。每个标头都包含有关该块的信息,例如块大小 - 下一个空闲块 - 此块空闲/保留。

当我们在 c/c++ 中释放这些块时,我们基本上将标头重置为空闲状态。

顺便说一句,您提供的代码应该更像:

addi $sp,-8
sw $s0,4($sp)
sw $ra,0($sp)
jal sub
lw $ra,0($sp)
lw $s0,4($sp)
addi $sp,8
jr $ra

sub: lw $t0,0($sp)
... do stuff ...
sw $t1,4($sp)
jr $ra