ARM的栈指令

ARM的指令系统中关于栈指令的内容比较容易引起迷惑，这是因为准确描述一个栈的特点需要两个参数：

• 栈地址的增长方向：ARM将向高地址增长的栈称为递增栈（Descendent Stack），将向低地址增长的栈称为递减栈（Acendant Stack）
• 栈指针的指向位置：ARM将栈指针指向栈顶元素位置的栈称为满栈（Full Stack），讲栈指针指向即将入栈的元素位置的栈称为空栈（Empty Stack）

1. 栈类型

根据栈地址增长方向雨栈指针指向位置的不同，自然可以将栈分为四类：

图1描述了四种不同类型的栈，其中虚线部分表示即将入栈的元素。

图1 栈类型

2. 栈指令

栈的操作指令无非两种：入栈和出栈，由于ARM描述了四种不同类型的栈，因此对应的栈指令一共有8条。

这些指令具有相似的前缀：

• STM：（STore Multiple data）表示存储数据，即入栈。
• LDM：（LoaD Multiple data）表示加载数据，即出栈。

一般情况下，可以将栈操作指令分解为两步微指令：数据存取和栈指针移动。这两步操作的先后顺序和栈指针的移动方式由栈的类型决定。

ARM中存在一组缓冲区操作指令和栈指令是一一对应的，他们完成相同的功能。这些指令含义的区别来源于对存取操作的缓冲区指针地址增长方向，以及存取操作和缓冲区指针移动的先后顺序决定的。这个和前面描述的栈类型的分类原则十分相似。

3. 使用举例

虽然ARM的栈类型和相关的操作指令比较繁琐，但是实际上最常用的还是和x86指令集相同的栈类型：栈向低地址方向增长，且栈指针指向栈顶元素的位置，即ARM的FD栈。因此最常见的ARM栈指令操作是STMFD和LDMFD。

例如入栈指令：

STMFD SP,{R0-R3}

实际的微指令操作为：

[SP-4] <= R3[SP-8] <= R2[SP-12] <= R1[SP-16] <= R0

在ARM的指令系统中，递减栈入栈操作的参数入栈顺序是从右到左依次入栈，而参数的出栈顺序则是从左到右的逆操作。对于递增栈，相应的操作则全部取反。 例如出栈指令：

LDMFD SP,{R4-R7}

实际的微指令操作为：

[SP]  => R4[SP+4] => R5[SP+8] => R6[SP+12] => R7

上述的入栈和出栈指令其实仅仅对栈做了存取操作，并未真正改变SP指针的值。正常情况下，我们希望对栈操作后能自动修改栈指针SP的值，使用如下指令可以达到该目的。

STMFD SP!,{R0-R3}

对应的微指令操作为：

[SP-4] <= R3[SP-8] <= R2[SP-12] <= R1[SP-16] <= R0SP   ＝ SP - 16

同样的：

LDMFD SP!,{R4-R7}

对应的微指令操作为：

[SP]  => R4[SP+4] => R5[SP+8] => R6[SP+12] => R7SP   ＝ SP + 16

希望通过本文对你理解ARM的栈指令有所帮助。

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原标题：ARM的栈指令

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