start.S详解学习（四）：设置堆栈 sp 指针-阿里云开发者社区

设置堆栈 sp 指针

上面代码中，第一行的意思很简单，就是把地址为_TEXT_BASE的内存中的内容给r0，而查看前面的相关部分的代码，即：

_TEXT_BASE:
  .word TEXT_BASE

得知，地址为_TEXT_BASE的内存中的内容，就是

r0 = TEXT_BASE = 0x33D00000

sub指令：

所以对应含义为：

r0 = r0 - #CFG_MALLOC_LEN
r0 = r0 - #CFG_GBL_DATA_SIZE

其中，对应的两个宏的值是：

u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\include\configs\EmbedSky.h中：

所以，从源码中的宏定义中可以看出，

所以，此三行的含义就是算出r0的值：

如果定义了CONFIG_USE_IRQ，即如果使用中断的话，那么再把r0的值减去IRQ和FIQ的堆栈的值，

而对应的宏的值也是在u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\include\configs\EmbedSky.h中：

所以，此时r0的值就是：

最后，再减去终止异常所用到的堆栈大小，即12个字节。现在r0的值为：

然后将r0的值赋值给sp,即堆栈指针。

关于：

sp代表stack pointer，堆栈指针；

和后面要提到的ip寄存器：

ip代表instruction pointer，指令指针。
更多详情参见下面的解释。

ARM的寄存器的别名和相关的APCS

此处简单介绍一下，ARM 寄存器的别名，以及什么是 APCS。

1.ARM 中的寄存器的别名

默认的情况下，这些寄存器只是叫做r0,r1,…,r14等，而APCS 对其起了不同的别名。

使用汇编器预处理器的功能，你可以定义 R0 等名字，但在你修改其他人写的代码的时候，最好还是学习使用 APCS 名字。

一般编程过程中，最好按照其约定，使用对应的名字，这样使得程序可读性更好。

关于不同寄存器所对应的名字，见下表：

APCS寄存器别名定义:

更加详细一点，见下：

2.什么是 APCS

APCS，ARM 过程调用标准(ARM Procedure Call Standard)，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自 C、 Pascal、也可以是用汇编语言写成的。

APCS 定义了:

对寄存器使用的限制。
使用栈的惯例。
在函数调用之间传递/返回参数。
可以被‗回溯‘的基于栈的结构的格式，用来提供从失败点到程序入口的函数(和给予的
参数)的列表。

算出堆栈位置

在上面，经过计算，算出了堆栈的地址，然后赋值给了sp，此处，接着才去调用函数clock_init去初始化时钟。

其中此函数是在C文件：

u-boot-1.1.6_20100601\opt\EmbedSky\u-boot-1.1.6\board\EmbedSky\boot_init.c

中：

void clock_init(void)
{
。。。设置系统时钟clock的相关代码。。。
}

看到这里，让我想起，关于其他人的关于此start.S代码解释中说到的，此处是先去设置好堆栈，即初始化sp指针，然后才去调用C语言的函数clock_init的。

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
  bl cpu_init_crit
#endif

就不需要先设置好堆栈，再去进行函数调用。

其中cpu_init_crit对应的代码也在start.S中（详见后面对应部分的代码），是用汇编实现的。

adr指令

这个由于流水线导致的PC的值和当前指令地址不同的现象，就是我们常说的，ARM中，PC=PC+8。

总结

why

那对于C语言，为何就需要堆栈，而汇编却不需要堆栈的原因？

为何 C 语言（的函数调用）需要堆栈，而汇编语言却不需要堆栈

之前看了很多关于uboot的分析，其中就有说要为C语言的运行，准备好堆栈。

而自己在Uboot的start.S汇编代码中，关于系统初始化，也看到有堆栈指针初始化这个动作。

但是，从来只是看到有人说系统初始化要初始化堆栈，即正确给堆栈指针sp赋值，但是却从来没有看到有人解释，为何要初始化堆栈。所以，接下来的内容，就是经过一定的探究，试图来解释一下，为何要初始化堆栈，即：

为何C语言的函数调用要用到堆栈，而汇编却不需要初始化堆栈。

要明白这个问题，首先要了解堆栈的作用。

关于堆栈的作用，要详细讲解的话，要很长的篇幅，所以此处只是做简略介绍。

总的来说，堆栈的作用就是：保存现场/上下文，传递参数。

1.保存现场/上下文

现场，意思就相当于案发现场，总有一些现场的情况，要记录下来的，否则被别人破坏掉之后，你就无法恢复现场了。而此处说的现场，就是指CPU运行的时候，用到了一些寄存器，比如r0,r1等等，对于这些寄存器的值，如果你不保存而直接跳转到子函数中去执行，那么很可能就被其破坏了，因为其函数执行也要用到这些寄存器。

因此，在函数调用之前，应该将这些寄存器等现场，暂时保持起来，等调用函数执行完毕返回后，再恢复现场。这样CPU就可以正确的继续执行了。

在计算机中，你常可以看到上下文这个词，对应的英文是context。那么：

1. 什么叫做上下文 context

保存现场，也叫保存上下文。

上下文，英文叫做context，就是上面的文章，和下面的文章，即与你此刻，当前CPU运行有关系的内容，即那些你用到寄存器。所以，和上面的现场，是一个意思。

保存寄存器的值，一般用的是push指令，将对应的某些寄存器的值，一个个放到堆栈中，把对应的值压入到堆栈里面，即所谓的压栈。

然后待被调用的子函数执行完毕的时候，再调用pop，把堆栈中的一个个的值，赋值给对应的那些你刚开始压栈时用到的寄存器，把对应的值从堆栈中弹出去，即所谓的出栈。

其中保存的寄存器中，也包括lr的值（因为用bl指令进行跳转的话，那么之前的pc的值是存在lr中的），然后在子程序执行完毕的时候，再把堆栈中的lr的值pop出来，赋值给pc，这样就实现了子函数的正确的返回

2.传递参数

C语言进行函数调用的时候，常常会传递给被调用的函数一些参数，对于这些C语言级别的参数，被编译器翻译成汇编语言的时候，就要找个地方存放一下，并且让被调用的函数能够访问，否则就没发实现传递参数了。对于找个地方放一下，分两种情况。

一种情况是，本身传递的参数就很少，就可以通过寄存器传送参数。

因为在前面的保存现场的动作中，已经保存好了对应的寄存器的值，那么此时，这些寄存器就是空闲的，可以供我们使用的了，那就可以放参数，而参数少的情况下，就足够存放参数了，比如参数有2个，那么就用r0和r1存放即可。（关于参数1和参数2，具体哪个放在r0，哪个放在r1，就是和APCS中的“在函数调用之间传递/返回参数”相关了，APCS中会有详细的约定。感兴趣的自己去研究。）

但是如果参数太多，寄存器不够用，那么就得把多余的参数堆栈中了。即，可以用堆栈来传递所有的或寄存器放不下的那些多余的参数。