DSP编程技巧之20---理解函数的调用过程
发布时间：2014-12-3 16:21
发布者：看门狗
关键词：
DSP编程
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作者：paradoxfx 来源：电子产品世界 在我们使用C/C++对DSP进行编程的时候，函数无疑是功能模块划分的重要组成部分，这些函数之间则通过显式地调用或者中断等方式来共同工作。除了对特定的RTS库中的函数(例如某些数学函数)的调用按照它们内置规则进行分配外，我们自定义的函数之间的调用则需要遵循一定的规则，了解这一过程对理解程序的执行和调试也是十分有帮助的，下面我们就来解读一下函数的调用过程，并且可以从其中了解到CPU寄存器、FPU寄存器以及栈(stack)在这一过程中的作用。 一.父函数调用子函数 在父函数调用子函数(被调函数)时，通常会执行以下的步骤： 1.如果寄存器不是SOE类型的(入口保存，save on entry)，即它的值没有被被调用函数占用，但是在被调用函数返回值之后又会用到该寄存器的值的话，则该寄存器的值被保存在栈中。 2.如果被调函数返回一个结构体，则调用函数会为结构体分配空间，并且把这段空间的地址作为第一个参数传递给被调函数，被调函数需要创建一个该结构体的本地副本。 3.传递给被调函数的参数一般情况下会保存在寄存器中，在必要的情况下则会保存在栈中，因为寄存器的数量有限;具体的规则是： (1)如果目标器件是FPU，并且传递的有32位的浮点从那时，则前4个浮点参数被保存在R0H-R3H这4个FPU寄存器中(注意与CPU寄存器AR0H-AR3H相区别)。 (2)如果有64位的整形(longlong)参数，则第一个64位整形参数的高32位存入ACC寄存器中，低32位存入P寄存器中，其它的64位整形参数按照逆序(函数声明中参数列表里最左边的参数最后被压入栈中)保存在栈中。 此外，如果P寄存器被用于参数传递，则对该函数的装入(prolog)和排空(epilog)的提取的优化功能(通过减小性能达到减小程序尺寸)被禁止。 (3)如果参数中有任何的32位长整形或者浮点型，则第一个会放入ACC寄存器中，其它的32位参数则按照逆序保存在栈中。 (4)指针参数被放入CPU寄存器XAR4和XAR5中，其它的指针则存入栈中。 (5)剩余的16位的参数在CPU寄存器AL，AH，XAR4和XAR5可用的情况下，按照这一寄存器的顺序被保存在它们中。 4.任何没有被存入寄存器的参数都会被以逆序压入栈中，所有的32位参数在压入栈中时都会对齐到偶数地址。 如果一个函数的参数中使用了省略号，即参数个数是可变的，则最后一个显式声明的参数在压入栈中之后，它在栈中的地址可以用来定位未显式声明的参数。 5.栈指针SP必须在父函数调用子函数之前偶对齐。如果不是偶对齐，则需要把SP加1. 6.父函数使用LCR指令(使用返回程序指针寄存器RPC的方式来进行22位的长调用)来调用子函数，在调用时RPC寄存器的值会被压入栈中，从而可以把返回地址保存在RPC寄存器中。 7.最后，栈被对齐到函数的边界上。 二.子函数响应父函数 在子函数被调用时，通常会执行以下的步骤： 1.如果被调函数修改了XAR1、XAR2或者XAR3的值，则必须保存它们的值，因为在调用前后，父函数假设这3个寄存器的值在被返回之前是被保留的。如果目标是FPU，并且在被调函数中修改了R4H-R8H的值，则同样需要保存它们的值。 2.被调用的函数需要在栈中为所有的本地变量、临时存储区域已经任何被调用的参数分配足够的空间。在通过为SP寄存器加偏移量跳转到被调函数之后，这段存储空间就立刻被分配了。 3.栈被对齐到函数的边界上。 4.如果被调用的函数参数中有结构体，则它实际接收到的是该结构体的指针。如果在被调函数中对该结构体进行了写操作，则必须在栈中分配空间以创建该结构体的副本，在完成操作之后把本地结构体通过指针复制回原有的结构体。如果在被调函数中不对传入的结构体参数进行写操作，则可以通过对其指针的操作来完成参数的引用。 5.完成参数传入之后，被调函数执行它本身的代码。 6.功能执行完成之后，被调函数返回值，根据返回值的类型，它们值的保存位置分别为： 16位整数：AL寄存器 32位整数：ACC寄存器 64位整数：ACC和P寄存器 16位或者22位指针：XAR4寄存器 FPU下的32位浮点数：R0H寄存器 结构体：其指针保存在XAR4寄存器中 在返回结构体的情况下，例如s=f(x)，其中s为结构体，f为函数，则可以直接用f(&s,x)的方式在父函数中调用子函数f，通过结构体指针，被调函数可以自动返回结构体的值了。 7.通过把SP中减去调用子函数时加的偏移量，SP寄存器可以重新指向父函数。 8.被调函数恢复所有在第一步中保存的建城七队值。 9.被调函数使用LRETR(使用PC指针返回)指令返回，PC寄存器的值被置为RPC寄存器中的值，即返回地址，然后RPC寄存器中的原有值被推出栈并重新保存在RPC寄存器中。 通过以上的描述，可以看出栈在函数调用前后起着非常关键的中继作用。所以，如果在调用时传递的参数非常多，例如传递了一个很长的数组，或者有多个64位的参数，则栈很有可能没有足够的空间来完成参数的暂存，造成栈的溢出，甚至造成程序运行结果的异常或者错误的输出结果，因为编译器无法检查栈的溢出错误(除非我们自己编写某些代码来检测)，所以要为栈分配一个相对较大的存储空间，它的默认值是1K字。即使是非常小的程序，常用例程里栈的长度也往往能达到0x400这样的长度。 |
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