A64指令集架构之PCS过程调用标准

本文主要是介绍A64指令集架构之PCS过程调用标准，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Arm架构对通用寄存器的使用几乎没有限制。简而言之，整数寄存器和浮点寄存器都是通用寄存器。然而，如果你希望你的代码与他人编写的代码互动，或者与编译器生成的代码互动，那么你需要就寄存器的使用达成一致的规则。对于Arm架构，这些规则被称为过程调用标准（Procedure Call Standard），或者PCS。

PCS规定了：

用于将参数传递给函数的寄存器。
用于将值返回给调用函数（称为调用者caller）的寄存器。
被调用的函数（称为被调用者callee）可以破坏哪些寄存器。
被调用者不能破坏哪些寄存器。

考虑一个从main()调用的函数foo()：

PCS规定第一个参数传递给X0，第二个参数传递给X1，以此类推，直到X7。任何额外的参数都传递到栈stack上。我们的函数foo()接受两个参数：b和c。因此，b将位于W0，c将位于W1。

为什么是W而不是X？因为这些参数是32位类型，因此我们只需要一个W寄存器。

【注意】：在C++中，X0用于传递指向被调用函数的隐式this指针。

接下来，PCS定义了哪些寄存器可以被破坏，哪些寄存器不能被破坏。如果一个寄存器可以被破坏，那么被调用的函数可以在不需要恢复的情况下覆盖它，正如PCS寄存器规则表所示：

例如，函数foo()可以使用寄存器X0到X15而无需保留它们的值。然而，如果foo()想要使用X19到X28，它必须先保存它们到栈，然后在返回之前从栈中恢复它们。

在PCS中，一些寄存器具有特殊的意义：

XR - 这是一个间接结果寄存器。如果foo()返回一个结构体，那么结构体的内存将由调用者分配，例如在前面的例子中是main()。XR是指向由调用者分配用于返回结构体的内存的指针。
X16和X17(IP0和IP1) - 这些寄存器是过程内调用可破坏寄存器。这些寄存器可以在调用函数和到达函数的第一条指令之间被破坏。链接器使用这些寄存器在调用者和被调用者之间插入veneers。veneers是一小段代码，最常见的例子是用于分支范围扩展。A64中的分支指令是有限的范围。如果目标超出了该范围，那么链接器需要生成一个veneer来扩展分支的范围。
FP - 帧指针。
LR - X30是用于函数调用的链接寄存器（LR）。

对于X16和X17，在《ARM安全架构——为复杂软件提供保护》一文中的BTI分支目标识别中会被特殊使用。

BTI如何实现？

PSTATE包含一个字段，BTYPE，记录分支类型。在执行间接分支时，间接分支的类型记录在PSTATE.BTYPE中。以下列表显示了不同分支指令的BTYPE取值：

BTYPE=11：BR、BRAA、BRAB、BRAAZ、BRABZ，使用除X16或X17之外的任何寄存器
BTYPE=10：BLR、BLRAA、BLRAB、BLRAAZ、BLRABZ
BTYPE=01：BR、BRAA、BRAB、BRAAZ、BRABZ，使用X16或X17
执行任何其他类型的指令，包括直接分支，都会将BTYPE设置为b00。

为什么要存储两个位？一个简单的实现可以记录间接分支是否正在进行中。然而，记录间接分支的类型进一步限制了查找小工具的可能性。BTI指令的语法包括一个参数，指定它可以被哪些类型的间接分支定位：