有人可以帮我理解 stmdb、ldmia 以及如何用 arm 汇编语言实现这个 C++ 代码吗？

Question

所以我有这段代码，其中 N 是两个数组的大小。

int i;

for (i = 0; i < N; i++)
{
    if (listA[i] < listB[i])
    {
        listA[i] = listB[i];
    }
}

我正在尝试将其实现为 ARM 汇编子例程，但我完全不知道如何处理数组。到目前为止我有这个：

sort1:
    stmdb    sp!, {v1-v5, lr}
    ldmia    sp!, {v1-v5, pc}

我假设我必须使用 cmp 来比较这些值，但我什至不确定要使用哪些寄存器。有人有什么指导吗？

编辑：

好的，我现在有了这个代码：

sort1:
    stmdb    sp!, {v1-v5, lr}     @ Copy registers to stack
    ldr      v1, [a1], #0         @ Load a1
    str      v1, [a2], #0         @ Copy elements of a1 to a2 
    ldmia    sp!, {v1-v5, pc}     @ Copy stack back into registers

这会复制一个 10 元素数组的前四个元素，所以我假设如果我将“#0”更改为“#4”，它会导致接下来的四个元素发生变化，但事实并非如此。为什么？

Answer 1

首先，正如您所展示的，加载/存储多条指令主要用于堆栈操作（尽管它们也可以产生高效的memcpy）。简而言之，它们从base address 到base address + (number of registers * 4) 的连续内存块中按顺序加载/存储指定的寄存器。

在给定的示例中，stmdb sp!, {v1-v5, lr} 在“递减之前”寻址模式下存储 6 个寄存器¹，因此有效基地址为sp-24 - 它将存储@987654328 的内容@@sp-24，v2sp-20，...直到lrsp-4。由于存在用于基址寄存器写回的! 语法，因此它将从sp 中减去24，使其指向v1 的存储值。 ldmia 是完全相反的——“Increment After”表示有效基地址为sp，因此它将加载从sp 到sp+20 的寄存器，然后将24 加到sp。请注意，它将堆叠的 lr 值直接加载到 pc 中 - 这样您就可以恢复寄存器并在单个指令中执行函数返回。

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对于常规的加载/存储指令，它们有 3 种寻址模式 - 偏移、预索引和后索引。 ldr v1, [a1], #0 是后索引的，意思是“从a1 中的地址加载v1，然后将0 添加到a1”，因此将#0 更改为#4 不会影响使用的地址 ，只有之后写回基址寄存器的值。如果你在那儿实现了循环，效果就会变得清晰可见。

考虑一些示例 C 表达式如何映射到这些寻址模式可能会有所帮助：

int a;       // r0
int *b;      // r1

a = b[1];    // ldr r0, [r1, #4]   (offset)
a = *(b+1);  // similarly

a = *(++b);  // ldr r0, [r1, #4]!  (pre-indexed)

a = *(b++);  // ldr r0, [r1], #4   (post-indexed)

请记住，偏移值也可以是寄存器而不是立即数，因此有几种可能的方法来实现给定的循环。

对于权威参考，我建议通读 ARM Architecture Reference Manual 的说明部分，或者对于不太详尽但更易于理解的介绍，Cortex-A Series Programmer's Guide。

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[1] 这意味着降序堆栈 - 存在相应的“递减之后”和“递增之前”寻址模式用于运行递增堆栈。