這次來看看PowerPC體系架構CPU的棧幀布局和操作方法。PowerPC用得不多，有不對的地方大家拍磚啊~~
1.? PowerPC的棧幀
??? 先來看看PowerPC的棧幀布局圖：
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??? 上圖描述的是PowerPC的棧幀布局方式，PowerPC的棧生長方向也是由高到低，caller是調用者，current是被調用者。壓棧的順序依次是FPR、GPR、CR、Local Variable、Function Parameters、Padding、LR和Back Chain Word。具體涵義如下：
? (1)函數參數域FPR（Function Parameter Register）：這個區域的大小是變化的，當調用者傳遞給被調用者的參數少于8個時，用GPR3-GPR10這8個寄存器就行，被調用者的棧幀中就可不要這個區域；但如果傳遞的參數多于8個時就需要這個區域。
? (2)通用寄存器GPR（General Parameter Register）：當需要保存GPR寄存器中的一個寄存器GPRx時，就需要把從GPRx-GPR31的值都保存到堆棧幀中。
? (3)CR寄存器：即使修改了CR寄存器的某一個段CRx（x=0至7），都要保存這個CR寄存器的內容。
? (4)局部變量域（Local Variables Area）：同上FPR所示，如果臨時寄存器的數量不足以提供給被調用者的臨時變量使用時，就會使用這個區域。
? (5)Function Parameters：跟第一個FPR重復了？暫時不知。
? (6)Padding：是補齊字節數，讓當前棧幀的長度保持8Bytes的倍數。
? (7)LR：也就是ra寄存器，是指返回時的函數指針。
? (8)Back Chain Word：是調用者函數幀的棧頂esp，即上一個棧幀的低地址，當前函數棧幀的基址ebp。
??? 跟x86和ARM一樣，壓棧的順序有一定的規律，一個棧空間內的地址前面，必然有一個代碼地址明確標示著調用函數位置內的某個地址。而且很容易發現，跟x86一樣（如果x86中ebp算是調用者棧幀的話），棧幀的最后兩個位置存儲的也是ra和ebp。所以可以考慮向x86學習，根據當前ebp的值回溯出整個任務的調用棧，如圖中藍箭頭所示，具體操作后面再專門講述。 ? 2.? PowerPC的寄存器
??? PowerPC的ABI規定的寄存器的使用規則如下：
? (1)GPR0：屬于易失性寄存器，ABI規定普通用戶不能使用此寄存器。GCC編譯器用此寄存器來保存LR寄存器，Linux PowerPC用此寄存器來傳遞系統調用號碼。
? (2)GPR1：屬于專用寄存器，ABI規定用次寄存器來保存堆棧的棧頂指針。注：PowerPC構架沒有獨立的棧頂指針，這一點和X86體系結構是不同的！
? (3)GPR2：屬于專用寄存器，ABI規定普通用戶不使用才寄存器，Linux PowerPC用此寄存器來保存當前進程的進程描述符地址。
? (4)GPR3-GPR4：屬于易失性寄存器，ABI使用這兩個寄存器來保存函數的返回值，或者用來傳遞參數。
? (5)GPR5-GPR10：也屬于易失性寄存器，加上GPR3和GPR4共8個寄存器用來傳遞函數的參數。當函數的參數超過八個時使用堆棧來傳遞。
? (6)GPR11-GPR12：屬于易失性寄存器，ABI規定普通用戶不使用該寄存器，Linux PowerPC有時用這兩個寄存器來存放臨時變量，但是GCC編譯器沒有使用這兩個寄存器。
? (7)GPR13：屬于專用寄存器，ABI規定該寄存器sdata段的基地址指針。Linux PowerPC在系統初始化時使用該寄存器來存放臨時變量。GCC有時會根據某些規則將一些常用的數據放入sdata或者sbss段中。應用程序對sdata或者sbss段數據的訪問與對data和bss段數據的訪問機制不同，訪問sdata段的數據速度更快。
? (8)GPR14-GPR31：屬于非易失性寄存器。ABI使用這些寄存器來存放一些臨時變量，在應用程序中可以自由使用這些變量。 ? 3.? PowerPC的匯編指令和棧操作
??? PowerPC寄存器沒有專用的push和pop指令來執行堆棧操作，所以PowerPC構架使用存儲器訪問指令stwu、lwzu來代替push和pop指令。
??? 下面我們通過一個例子來說明堆棧幀的建立、使用和移除過程：
??? func1中開始幾行匯編會為自己建立棧幀：
func1:??? mflr %r0??????????????? ;Get link register
????????? stwu %r1,-88(%r1)?????? ;Save back chain?then move?sp
????????? stw %r0,+92(%r1)??????? ;Save link register
????????? stmw %r28,+72(%r1)????? ;Save 4 non-volatiles r28-r31
??? func1的結尾幾行，會移除前面建立的棧幀，并使得SP（即GPR1）寄存器指向上一個棧幀的棧頂(即棧幀的最低地址處，也就是back chair)
??? 如下所示：
????????? lwz %r0,+92(%r1)?????? ;Get saved link register
????????? mtlr %r0?????????????? ;Restore link register
????????? lmw %r28,+72(%r1)????? ;Restore non-volatiles
????????? addi %r1,%r1,88??????? ;Remove frame from stack
????????? blr??????????????????? ;Return to caller function

總結

以上是生活随笔為你收集整理的也谈栈和栈帧(四)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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