編譯器如何處理函數(shù)的調(diào)用

概要

網(wǎng)上對(duì)函數(shù)調(diào)用未做系統(tǒng)化分析，本文主要根據(jù)匯編，寄存器，堆棧，map，內(nèi)存4個(gè)角度進(jìn)行分析，在函數(shù)進(jìn)行調(diào)用的時(shí)候，編譯器做什么工作進(jìn)行舉例分析；

環(huán)境介紹

函數(shù)流程如下：

1）串口輸入指令；

2）中斷調(diào)用接口uint16_t getUartData(void)；

3）getUartData 中調(diào)用了shell_cmd_parse接口；從開始調(diào)用shell_cmd_parse進(jìn)行講解，即下圖斷電位置；

步驟

斷點(diǎn)位置（2800行），寄存器分析如下：

1）寄存器

由于示例采用的是多進(jìn)程方式，調(diào)用getUartData前的接口可能是任何一個(gè)函數(shù)，故【R0-R12】寄存器的值不確定，上圖【R0-R12】值無(wú)特別意義；

SP為當(dāng)前堆棧地址0x20008948

LR為調(diào)用getUartData前地址，查詢.map文件可知，getUartData運(yùn)行完成返回parseIni接口

PC為當(dāng)前程序運(yùn)行地址0x801B3BC，查看.map文件可知為當(dāng)前函數(shù)getUartData里面某個(gè)位置（圖1中打印斷電的地方）

觀察Diassembly窗口，程序即將運(yùn)行的兩步

MOV r1,r4 將r4（getUartData函數(shù)中存放局部變量debug_rcv_len=0x8E）賦值給r1；

LDR r0,[PC,#116]    PC+116地址中的值給到r0，其中最終結(jié)果為0x801B434，對(duì)應(yīng)PC=0x801B3C0，比指令LDR r0,[PC,#116]的PC大2，原因時(shí)流水線的問題（3級(jí)流水線導(dǎo)致，取值和運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的時(shí)候PC已經(jīng)+2）；

    注：地址0x801B343存的就是全局變量debugUartRcvData的值，查詢.map可知，該值在代碼中RO數(shù)據(jù)段；查詢Memory1可知其具體的值為0x20017EE0；

單步Step（F11）進(jìn)入函數(shù)shell_cmd_parse，進(jìn)入后如下圖所示

變化的值有四個(gè)[R0][R1][LR][PC]

[R0]:變?yōu)楹瘮?shù)shell_cmd_parse(unsigned char *puc_buf, uint16_t us_len)形參puc_buf(=0x20017EE0);

[R1]:形參us_len（=0x8E）

[LR]：執(zhí)行完shell_cmd_parse后需要返回的地址，為圖1斷點(diǎn)處地址（0x801B3BC）+8=0x801B3C5；

[PC]:0x08029A18,查詢.map可知，在函數(shù)shell_cmd_parse開頭

3）查看Disassembly窗口，如下圖所示

1、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)：

保護(hù)LR，即將函數(shù)執(zhí)行完的后需要返回的地址0x801B3C5，如下圖，即代碼執(zhí)行完shell_cmd_parse后下一行代碼memset(debugUartRcvData,0,sizeof(debugUartRcvData))位置；

保護(hù)R4-R11寄存器中的值，這些值為調(diào)用shell_cmd_parse的函數(shù)getUartData需要保護(hù)的值，譬如R4存放了getUartData局部變量debug_rcv_len的值；

2、堆棧向下偏移由0x20008948-偏移4*（r4-r11，lr共9）=0x2008924

查詢堆棧數(shù)據(jù)，Memory1

從0x20008948-》0x20008924依次存放LR=0x0801B3C5，R11=0xA5A5A5A5, R10=0xA5A5A5A5, R9=0xA5A5A5A5, R8=0xA5A5A5A5, R7=0xA5A5A5A5, R6=0xA5A5A5A5, R5=0x00000000, R4=0x0000008E,

3、將r0,r1(函數(shù)shell_cmd_parse的形參，puc_buf,us_len的值共2個(gè))保存到寄存器r7和r8中。

4、為shell_cmd_parse分配堆棧大小

5、查看分配后堆棧，一次性分配好0xA4=164=40*4+4,分配了40個(gè)char*[]（即指針數(shù)組，共40個(gè)char*指針）+一個(gè)地址的空間（end，start存放在了r4寄存器里面，剩下的放到堆棧里面）；

6、局部變量及堆棧使用情況如下圖

7、堆棧溢出底層原理，當(dāng)指令輸出長(zhǎng)度過長(zhǎng)，pac_argv發(fā)生越界訪問時(shí)，可通過查詢堆棧發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)對(duì)原本保護(hù)的數(shù)據(jù)，譬如LR指針發(fā)生變化，導(dǎo)致出現(xiàn)hard fault程序跑飛現(xiàn)象；

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