寄存器

寄存器是CPU的组成成分, 存放着指令、数据和地址,速度比内存块

分为通用寄存器、状态寄存器和浮点寄存器

通用寄存器

ARM64有31个通用寄存器, 每个寄存器可以存储64位数据(8个字节)

使用 X0-X30 表示64位的数

使用 W0-W30 时,访问这些寄存器的低32位, 会将高32位清0。

X0-X7

传递函数的参数, 如果有更多的参数需要使用栈来传递, X0 用来存储函数的返回值
SP(Stack Pointer)

栈指针寄存器, 指向栈的顶部, WSP表示栈指针的最低32位
FP(Frame Pointer)

即X29, 栈指针寄存器, 指向栈的底部
LR(Link Register)

X30 链接寄存器, 存储着函数调用完成时的返回地址

用来存储函数调用栈跟踪, 程序在崩溃时能够将函数调用栈打印就是借助LR寄存器来实现的
PC(Program Counter)

保存下一条指令的内存地址, 通常在调试状态下看到的 PC 值都是当前断点处的地址

状态寄存器(CPSR)

保存指令运行结果的信息

根据运算的结果来设置状态寄存器的标志位

CPU内部进行置位, 不能用程序赋值

28-31位(最后四位 0011 == 6)分别代表 V C Z N

N(Negative)

符号整数进行运算时, N=1表示结果为负数, N=0表示结果>=0
Z(Zero)

Z=1表示运算结果为0, Z=0表示结果为非0
C(Carry)

加减法运算是否产生进位
V(Overflow)

加减法运算时产生符号位溢出

浮点寄存器(FPU)

用于浮点数存储和运算, V0-V31

常用指令

算法指令

ADD 加

ADD X0,X1,X2: X0=X1+X2
SUB 减

SUB X0,X1,X2: X0==X1-X2
MUL 乘

MUL X0,X1,X2: X0=X1*X2
SDIV 有符号数除法运算

SDIV X0,X1,X2: X0=X1/X2
UDIV 无符号除
CMP X28,X0

X28,X0相减,更新CPSR中条件标志位
CMN CMN X28,X0

X28,X0相加,更新CPSR中条件标志位
ADDS/SUBS

带S的指令运算结果会影响 CPSR中的条件标志位

条件跳转

B.cond

B.cond label 若cond为真,则跳转到 label
CBNZ

CBNZ Xn,label 若Xn!=0,则跳转到label
CBZ

CBZ Xn,label 若Xn==0, 则跳转到label

无条件跳转

B

B label 无条件跳转
BL

BL label 无条件跳转,返回地址保存到LR寄存器中
BLR

BLR Xn 无条件跳转到Xn寄存器的地址,返回地址保存到LR寄存器中
BR

BR Xn 无条件跳转到Xn寄存器的地址
RET

返回到LR中存储地址

逻辑指令

AND

AND X0,X1,X2: X0=X1&X2
EOR

X0=X1^X2
ORR

X0=X1|X2

赋值指令

MOV

MOV X19,X1 X19=X1

地址偏移

ADR

ADR Xn,label Xn=PC+label

Load/Store指令

LDR Xn,addr Load

内存地址addr -> Xn

STR Xn,addr

Xn -> 内存地址addr

LDP Xn1,Xn2,addr

内存地址addr -> Xn1和Xn2

P(Pair)表示一对,同时操作两个寄存器

STP Xn1,Xn2,addr

Xn1和Xn2 -> addr

LDUR Xn,[base, #XXX]

addr(base+#XXX) -> Xn

STUR Xn,[base, #XXX]

Xn -> base+#XXX的内存地址

扩展含义

B 无符号8bit

SB 有符号8bit

H: 无符号116bit

SH 有符号16位

W 无符号32位

SW 有符号32位

函数调用汇编

定义一个最简单的函数调用

csharp 复制代码

int addTwoValue(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    return addTwoValue(1, 2);
}

查看汇编源码

main 函数

ini 复制代码

ZZDemo`main:
    0x1027ba1e8 <+0>:  sub    sp, sp, #0x20 ; 开辟0x30大小的栈空间
    0x1027ba1ec <+4>:  stp    x29, x30, [sp, #0x10] ;保存当前函数的x29(FP)和X30(LR)到栈中
    0x1027ba1f0 <+8>:  add    x29, sp, #0x10 ; 抬高栈底,切换到子函数栈空间
    0x1027ba1f4 <+12>: stur   wzr, [x29, #-0x4]
    0x1027ba1f8 <+16>: mov    w0, #0x1 ; 第一个参数1保存到w0
    0x1027ba1fc <+20>: mov    w1, #0x2 ; 第二个参数2保存到w1
->  0x1027ba200 <+24>: bl     0x1027ba1c8  ;调用 addTwoValue函数
    0x1027ba204 <+28>: ldp    x29, x30, [sp, #0x10] ;从栈中恢复当前函数的x29(FP)和X30(LR)
    0x1027ba208 <+32>: add    sp, sp, #0x20 ; 回收栈空间
    0x1027ba20c <+36>: ret

csharp 复制代码

ZZDemo`addTwoValue:
    0x100c3e1a8 <+0>:  sub    sp, sp, #0x10
    0x100c3e1ac <+4>:  str    w0, [sp, #0xc]
    0x100c3e1b0 <+8>:  str    w1, [sp, #0x8]
->  0x100c3e1b4 <+12>: ldr    w8, [sp, #0xc]
    0x100c3e1b8 <+16>: ldr    w9, [sp, #0x8]
    0x100c3e1bc <+20>: add    w0, w8, w9
    0x100c3e1c0 <+24>: add    sp, sp, #0x10
    0x100c3e1c4 <+28>: ret

一般函数执行流程如下

分配栈空间
如果有子函数调用, 保存当前函数的形参到栈中
如果有子函数调用, 保存当前函数的FP和LR
抬高栈底, 切换到子函数栈
设置子函数的实参
调用子函数,返回结果
恢复当前函数形参
恢复当前函数的FP和LR
其他操作
回收栈空间
返回

Objective-C汇编

OC中方法调用是通过消息机制来实现的

objectivec 复制代码

@implementation AppDelegate

- (void)printValue1:(NSString*)value1 value2:(NSString*)value2 {
    NSLog(@"%@, %@", value1, value2);
}

@end

int main() {
    AppDelegate *delegate = [[AppDelegate alloc] init];
    [delegate printValue1:@"111" value2:@"222"];
}

断点到函数处执行