ARM 汇编指令：BX

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1、汇编指令在不同架构中的联系与区别
 2、ARM 汇编指令：MOV
3、ARM 汇编指令：LDR
4、ARM 汇编指令：STR
5、ARM 汇编指令：MRS 和 MSR
6、ARM 汇编指令：ORRS
7、ARM 汇编指令：BEQ
8、ARM 汇编指令：TST
9、ARM 汇编指令：B
10、ARM 汇编指令：BX

核心定义

BX 是 Branch and eXchange 的缩写，意为 分支并切换指令集。它是 ARM 指令集中用于实现子程序调用返回、以及在不同指令集状态（ARM 状态和 Thumb 状态）之间切换的关键指令。

基本语法

assembly 复制代码

BX{<cond>} <Rm>

{} ：可选的条件码，例如 EQ, NE, GT 等。用于条件执行。
：一个通用寄存器，其内容包含了目标地址和目标指令集状态信息。

工作原理

BX 指令执行两个核心操作：

分支（跳转）：将程序计数器 PC 设置为目标地址。
切换指令集：根据目标地址最低有效位（LSB）的值，决定切换到 ARM 状态还是 Thumb 状态。

关键：目标地址的最低有效位（LSB, Least Significant Bit）

在 ARM 体系结构中，指令必须是字对齐（ARM状态，4字节对齐）或半字对齐（Thumb状态，2字节对齐）。因此，地址的 LSB 在正常执行时总是 0。ARM 巧妙地利用了这个"闲置"的位来编码指令集状态：

如果 Rm 的 LSB = 0 ：处理器在跳转到目标地址（Rm & 0xFFFFFFFE）后，切换到（或保持）ARM 状态。此时 PC 的 bit[0] 会被硬件忽略。
如果 Rm 的 LSB = 1 ：处理器在跳转到目标地址（Rm & 0xFFFFFFFE）后，切换到（或保持）Thumb 状态。

重要：BX 在执行跳转前，会自动清除 Rm 的 bit[0] ，以确保目标地址是正确对齐的。你提供的 Rm 值需要你自己确保 bit[0] 正确设置了状态。

主要用途

子程序返回（最常见）

在 ARM 中，BL (Branch with Link) 指令用于调用子程序，它会将返回地址（PC+4 或 PC+2）保存到链接寄存器 LR (R14) 中。在子程序结束时，通常用 BX LR 返回。
- 调用时，BL 会自动将 LR 的 LSB 设置为当前指令集状态（CPSR 的 T 位），保证返回时能正确切换回原来的状态。
assembly 复制代码
```
; 在主程序（ARM状态）中调用
BL      thumb_function  ; 调用Thumb子程序，LR的LSB被自动设为1
...

thumb_function:
    .thumb              ; 声明为Thumb代码
    ...                 ; 执行操作
    BX      LR          ; 返回！LSB=1，所以切换回ARM状态
```

在 ARM 和 Thumb 状态间切换（常见于Cortex-A系列）

当需要从一段 ARM 代码跳转到 Thumb 代码时，必须使用 BX 或类似的指令（如 BLX）来进行切换。

assembly 复制代码

; 从 ARM 状态切换到 Thumb 状态
LDR     R0, =thumb_code_label+1 ; +1 至关重要！确保目标地址LSB=1
BX      R0                      ; 跳转并切换到Thumb状态

.thumb
thumb_code_label:
    ... ; 这里是Thumb指令

实现函数指针调用

由于 BX 可以跳转到任意寄存器指定的地址，它非常适合用于调用通过函数指针指定的函数，这在C语言中很常见。
c 复制代码
```
// C 代码
void (*func_ptr)(void) = some_function;
func_ptr(); // 编译器通常会生成 BX Rm 指令
```

与相关指令的对比

指令	全称	功能	链接 (LR)	状态切换
`BX`	Branch and eXchange	跳转到寄存器指定地址	不保存返回地址	根据目标地址 LSB 切换
`BLX`	Branch with Link and eXchange	跳转到寄存器/立即数地址	保存返回地址到 LR	根据目标地址 LSB 或固定切换
`B`	Branch	跳转到立即数地址	不保存	不切换，保持当前状态
`BL`	Branch with Link	跳转到立即数地址	保存	不切换，保持当前状态

示例

assembly 复制代码

    .syntax unified    @ 统一汇编语法
    .arch armv7-m      @ 指定架构为Cortex-M（只支持Thumb）

    .thumb             @ 以下为Thumb代码
    .global _start
_start:
    MOVS    R0, #10        @ Thumb指令
    ADDS    R0, R0, #5

    @ 假设我们需要调用一个已知地址的ARM函数（在Cortex-A上）
    LDR     R1, =arm_function_addr @ 加载ARM函数地址
    BX      R1                    @ 跳转并切换到ARM状态（假设R1的LSB=0）

    @ 返回后会切换回Thumb状态
    ...

    .align 2
    .arm                        @ 声明为ARM代码
arm_function_addr:
    MOV     R2, #0x1000         @ ARM指令
    ...
    BX      LR                  @ 返回到调用者，并切换回Thumb状态（因为LR的LSB=1）

总结

BX 是 ARM 体系结构中的一个智能跳转指令 。它的核心价值在于将控制流转移（跳转）和指令集状态切换 完美地结合在一起，通过目标地址的最低有效位（LSB）来编码状态信息 。这使得 ARM/Thumb 混合编程、高效的子程序返回和动态函数调用成为可能，是 ARM 灵活性的一个重要体现。在编写需要状态切换的代码或进行子程序返回时，BX LR 是最标准、最安全的方式。