MIPS——跟踪这段代码

Question

我得到了下面的代码示例。

代码从$a0（作为参数传递）中的任何数字开始计数/打印到 0。除了$ra 正在做的事情之外，我可以关注所有事情。那部分让我很困惑。

我知道当我们使用jal 时，$ra 会跟踪返回地址（因此程序知道返回到哪里）。跟踪代码虽然起初$ra 保存在堆栈上，并设置为函数执行完成后我们将返回的位置。但是，每次再次调用 printnums 时不会创建一个新的 $ra 值吗？然后该值将保存在内存中。这意味着当我们最后jr 时，它会跳转到最后保存的$ra 值（它指向jal printnums 之后的ret:）？

还是每次保存$ra 时都会在内存中保留额外的 4 个字节，而不是一遍又一遍地覆盖相同的 4 个字节？如果是这种情况，当我们在堆栈上释放空间时，我们会“弹出”每个$ra，直到我们找到第一个被保存的并返回到函数之外的正确位置。那是对的吗？

我只是想确保我正确理解了这一点。谢谢您的帮助。

printnums:              # $a0 has value
addi $sp, $sp, -4         # reserve room for return address
sw $ra, ($sp)             # save return address
beq $a0, $0, ret          # check ending condition
addi $v0, $0, 1           # set command to print int
syscall                 # print value in $a0
addi $a0, $a0, -1         # decrement value
jal printnums           # call printnums again
ret:
lw $ra, ($sp)             # restore $ra
addi $sp, $sp, 4          # deallocate space on stack
jr  $ra              # return 

Answer 1

这是一个递归函数。在函数的每次迭代过程中，堆栈都会增加 4 个字节以保存返回地址，并打印一个数字。

假设我们有这段代码调用 printnums：

caller:
    li  $a0 4
    jal printnums

这是每次调用后堆栈的样子（它们都有不同的 $a0 值）

      ╔════════╦════════╦════════╦════════╗
  $a0:║   4    ║   3    ║   2    ║ 1      ║
      ╠════════╬════════╬════════╬════════╣
stack:║ caller ║ caller ║ caller ║ caller ║
      ║        ║ ret    ║ ret    ║ ret    ║
      ║        ║        ║ ret    ║ ret    ║
      ║        ║        ║        ║ ret    ║
      ╚════════╩════════╩════════╩════════╝

当$a0 的值达到0 时，堆栈开始展开，随着printnums 的每次调用开始返回，每个值被一个一个弹出。最近的四次调用将从堆栈中恢复$ra 并返回到ret，但最后一次将弹出返回值caller 并返回到printnums 的调用者，从而按预期运行。