为什么使用 JALR 而不是 JAL 从子程序返回答案

【问题标题】：Why is JALR used instead of JAL for returning from subroutines为什么使用 JALR 而不是 JAL 从子程序返回
【发布时间】：2020-05-11 12:48:27
【问题描述】：

我知道jal 和jalr 都可以用于调用函数，而相反，只有jal 可以用于从这样的函数返回：

sum3:

    add a0, a0, a1
    add a0, a0, a2
    jalr x0, 0(ra)

但是，此代码使用 jal 而不是 jalr 从函数返回并且效果很好：

    call sum3
ret_sum3:   
    # following instructions
    # ...
sum3:

    add a0, a0, a1
    add a0, a0, a2
    jal x0, ret_sum3

有鉴于此，为什么说jalr是函数返回的指令呢？我也可以使用jal。

【问题讨论】：

call 指令捕获程序计数器 + 4，并将其放入返回地址寄存器 ra - 有效地将其作为参数传递给子程序。子例程使用该值返回给调用者，无论调用者在哪里。因此，调用者不必知道是谁调用的。

【解决方案1】：

您可能遗漏的一点是，一般来说，一个函数或子例程应该能够从代码中的不同位置调用（即，对子例程的多次调用分布在代码中），所以它应该是也可以返回到代码中的不同位置。

jal 指令跳转到的地址由pc 寄存器的内容加上指令中编码的 21 位常量偏移量决定。因此，使用jal 进行返回的子程序仅限于返回相同的（相对于pc 固定）地址。

如果您的子例程仅从代码中的一个位置调用，它仍然可以使用jal 返回其调用者——只要返回地址对应于大约位于 ±1MB的内存位置> 远离用于返回的jal 指令。如果您想防止ra 寄存器被破坏，只需考虑将子例程调用为jal x0, sum3 而不是call sum3。

【讨论】：