【ARM】跳转指令
00. 目錄
文章目錄
- 00. 目錄
- 01. 跳轉指令概述
- 02. 跳轉指令 B 及帶連接的跳轉指令 BL
- 2.1 B/BL指令的語法格式
- 2.2 應用示例
- 03. 帶狀態切換的跳轉指令 BX
- 3.1 指令格式
- 3.2 指令應用示例
- 04. 帶連接和狀態切換的連接跳轉指令 BLX
- 4.1 指令格式
- 4.2 應用示例
- 05. 附錄
01. 跳轉指令概述
跳轉（B）和跳轉連接（BL）指令是改變指令執行順序的標準方式。ARM 一般按照字地址順序執行指令，需要時使用條件執行跳過某段指令。只要程序必須偏離順序執行，就要使用控制流指令來修改程序計數器。盡管在特定情況下還有其他幾種方式實現這個目的，但轉移和轉移連接指令是標準的方式。跳轉指令改變程序的執行流程或者調用子程序。這種指令使得一個程序可以使用子程序、if-then-else 結構及循環。執行流程的改變迫使程序計數器（PC）指向一個新的地址，ARMv5 架構指令集包含的跳轉指令如表 3-12 所示
另一種實現指令跳轉的方式是通過直接向 PC 寄存器中寫入目標地址值，實現在 4GB地址空間中任意跳轉，這種跳轉指令又稱為長跳轉。如果在長跳轉指令之前使用“MOVLR”或“MOV PC”等指令，可以保存將來返回的地址值，也就實現了在 4GB 的地址空間中的子程序調用。
02. 跳轉指令 B 及帶連接的跳轉指令 BL
跳轉指令 B 使程序跳轉到指定的地址執行程序。帶連接的跳轉指令 BL 將下一條指令的地址復制到 R14（即返回地址連接寄存器 LR）寄存器中，然后跳轉到指定地址運行程序。需要注意的是，這兩條指令和目標地址處的指令都要屬于 ARM 指令集。兩條指令都可以根據 CPSR 中的條件標志位的值決定指令是否執行。
2.1 B/BL指令的語法格式
B{L}{<cond>} <target_address>BL 指令用于實現子程序調用。子程序的返回可以通過將 LR 寄存器的值復制到 PC 寄存器來實現。下面 3 種指令可以實現子程序返回。
① BX R14（如果體系結構支持 BX 指令）。
② MOV PC，R14。
③ 當子程序在入口處使用了壓棧指令：
可以使用指令：
LDMFD R13!,{<registers>,PC}將子程序返回地址放入 PC 中。
ARM 匯編器通過以下步驟計算指令編碼中的 signed_immed_24。
① 將 PC 寄存器的值作為本跳轉指令的基地址值。
② 從跳轉的目標地址中減去上面所說的跳轉的基地址，生成字節偏移量。由于 ARM指令是字對齊的，該字節偏移量為 4 的倍數。
③ 當上面生成的字節偏移量超過?33 554 432～+33 554 430 時，不同的匯編器使用不同的代碼產生策略。否則，將指令編碼字中的 signed_immed_24 設置成上述字節偏移量的bits[25:2]。
2.2 應用示例
① 程序跳轉到 LABLE 標號處。
B LABLE ； ADD R1,R2,#4 ADD R3,R2,#8 SUB R3,R3,R1 LABLE: SUB R1,R2,#8② 跳轉到絕對地址 0x1234 處。
B 0x1234③ 跳轉到子程序 func 處執行，同時將當前 PC 值保存到 LR 中。
BL func④ 條件跳轉：當 CPSR 寄存器中的 C 條件標志位為 1 時，程序跳轉到標號 LABLE 處執行。
BCC LABLE⑤ 通過跳轉指令建立一個無限循環。
LOOP: ADD R1,R2,#4 ADD R3,R2,#8 SUB R3,R3,R1 B LOOP⑥ 通過使用跳轉使程序體循環 10 次。
MOV R0,#10 LOOP: SUBS R0,#1 BNE LOOP⑦ 條件子程序調用示例。
… CMP R0,#5 ;如果 R0<5 BLLT SUB1 ;則調用 BLGE SUB2 ;否則調用 SUB203. 帶狀態切換的跳轉指令 BX
帶狀態切換的跳轉指令（BX）使程序跳轉到指令中指定的參數 Rm 指定的地址執行程序，Rm 的第 0 位復制到 CPSR 中 T 位，bit[31∶1]移入 PC。若 Rm 的 bit[0]為 1，則跳轉時自動將CPSR中的標志位T置位，即把目標地址的代碼解釋為Thumb代碼；若Rm的位bit[0]為 0，則跳轉時自動將 CPSR 中的標志位 T 復位，即把目標地址代碼解釋為 ARM 代碼。
3.1 指令格式
BX{<cond>} <Rm>① 當 Rm[1∶0]=0b10 時，指令的執行結果不可預知。因為在 ARM 狀態下，指令是 4字節對齊的。
② PC 可以作為 Rm 寄存器使用，但這種用法不推薦使用。當 PC 作為使用時，指令“BX PC”將程序跳轉到當前指令下面第二條指令處執行。雖然這樣跳轉可以實現，但最好使用下面的指令完成這種跳轉。
3.2 指令應用示例
① 轉移到 R0 中的地址，如果 R0[0]=1，則進入 Thumb 狀態。
BX R0;② 跳轉到 R0 指定的地址，并根據 R0 的最低位來切換處理器狀態。
ADRL R0,ThumbFun+1 ; BX R0;04. 帶連接和狀態切換的連接跳轉指令 BLX
帶連接和狀態切換的跳轉指令（Branch with Link eXchange，BLX）使用標號，用于使程序跳轉到 Thumb 狀態或從 Thumb 狀態返回。該指令為無條件執行指令，并用分支寄存器的最低位來更新 CPSR 中的 T 位，將返回地址寫入到連接寄存器 LR 中。
4.1 指令格式
BLX <target_add>其中，<target_add>為指令的跳轉目標地址。該地址根據以下規則計算。
① 將指令中指定的 24 位偏移量進行符號擴展，形成 32 位立即數。
② 將結果左移兩位。
③ 位 H（bit[24]）加到結果地址的第一位（bit[1]）。
④ 將結果累加進程序計數器（PC）中。
計算偏移量的工作一般由 ARM 匯編器來完成。這種形式的跳轉指令只能實現?32～32MB 空間的跳轉。左移兩位形成字偏移量，然后將其累加進程序計數器（PC）中。這時，程序計數器的內容為 BX 指令地址加 8 字節。位 H（bit[24]）也加到結果地址的第一（bit[1]），使目標地址成為半字地址，以執行接下來的 Thumb 指令。計算偏移量的工作一般由 ARM 匯編器來完成。這種形式的跳轉指令只能實現?32～32MB 空間的跳轉。
4.2 應用示例
① 從 Thumb 狀態返回到 ARM 狀態，使用 BX 指令。
BX R14② 可以在子程序的入口和出口增加棧操作指令。
PUSH {<registers>,R14} POP {<registers>,PC}05. 附錄
11.1 ARM Architecture Reference Manual
總結
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