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ARM Hochsprache Strukturen

Unterprogrammtechnik

• wird durch bl Unterprogramm aufgerufen
  • Unterprogramm muss zu dem Zeitpunkt bereits ein bekanntes Label sein

Blatt-Routinen	Nicht-Blatt-Routinen
rufen keine Unterprogramme auf	rufen Unterprogramme auf

Unterprogrammaufruf

Indirekte Unterprogrammaufrufe

• Falls Adresse zur Compilezeit nicht bekannt ist

• Annahme: aufzurufende Programmadresse steht in r0

  • mov lr, pc
  • mov pc, r0
  • Durch Pipelining entsteht im PC die aktuelle Bitadresse +8
  • Da jeder Befehl Länge von 4 Byte hat
    • Linkregister zeigt auf Rücksprungadresse

ARM Procedure Calling Standard (APCS)

• Schnittstelle zwischen Programmteilen
  • Wie werden Parameter an Unterprogramme übergeben
  • Welche Register dürfen zerstört werden
  • Wie werden Ereignisse zurückgegeben
  • Wie sieht das Stackframe eines Unterprogramms aus

Konvention zur Parameterübergabe von 32Bit-Daten

• 
• Parameter 1-4 werden in den Registern r0-r3 übergeben
• Rückgabewert von Funktionen steht im Register r0 oder r0/r1
• Register r0-r3 und Register ip sind Scratch Register
  • Inhalt darf im Unterprogramm zerstört werden
• Informationen in r4-r10, fp, sp müssen erhalten werden
• Inhalt von lr wird zur Rückkehr ins aufrufende Programm benötigt

Parameterübergabe bei anderen Prozessoren (CISC)

• 
• Übergabe in Registern typisch für Load/Store-Architekturen
  • vermeidet Zugriffe auf Speicher
• Andere Prozessoren verwenden Stack
  • Parameter
  • Rücksprungadresse (PC)
• Ergebnis im ACC zurückgeben

Blatt-Funktionen

• können lokale Variablen in Scratch-Registern speichern
• Rückkehradresse kann im Linkregister bleiben
• 

Nicht-Blatt-Funktionen

• Linkregister wird durch neue Rücksprungadresse überschrieben
  • vorher auf Stack retten
• Scratchregister dürfen durch neues Unterprogramm frei verwendet werden
  • keine lokalen Variablen speichern
• Variablenregister verwenden
  • von Anfang an auf Stack
• 

Unterprogramm

• Unterprogrammaufruf mit Parameterübergabe
• Dokumentation
  • Übergabewerte & lokale Variablen
• Eingangsprüfung Parameter
  • ggf. Abbruch
• ggf. Register retten
• Initialisation Rückgabeparameter, lokale Variablen
• Programmkörper beachten
  • Anweisungen, Schleifen, Verzweigungen: Grenzfälle der Indizes
• Speicherzugriffe passend zur Datengröße
• ggf. Register restaurieren
• Rückgabewert setzen
• Rücksprung

Operanden in Ausdrücken

• Argument im Register
• Argument auf dem Stack
  • Stackpointer
  • Relative Adressierung
    • Stackpointer + Offset
• Als Konstante im Literal-Bereich der Prozedur
  • PC-relative Adressierung mit Offset
• Als lokale Variable
  • liegt im Stack
  • Zugriff relativ zum Stack-Pointer / Frame-Pointer mit LDR
• Als globale Variable
  • liegt im statischen Datenbereich im Speicher
  • Adresse liegt relativ zur statischen Basisadresse
• Zeiger
• Array
  • Kurzschreibweise für Zeiger + Offset

Kontrollfluss

IF-ELSE

Switch

int testswitch( int a, int* b, int c ) { 
  switch (a) {
    case 0:
      *b = 0;
      break;
    case 1:
      if ( c > 100 ) *b = 0;
      else *b = 3;
      break;
    case 2:
      *b = 1;
      break;
    case 3:
      break;
    case 4:
      *b = 2;
      break;
    }
}

While

Do-While

For

void testfor( int a[]) {
  for (int i = 0; i < 10; i++){
    a[i] = 0;
  }
}

Objekte, (virtuelle) Methoden

Methodenaufrufe bei Objekten

• Methode bekommt als ersten Parameter immer einen Zeiger auf das betreffende Objekt (this)
  • Zugriff auf Daten des Objektes gewährleistet

Statischer Objektaufruf

• Falls Methoden einer Klasse nicht virtuell
  • Compiler kann zur Compile-Zeit schon Klasse bestimmen und Adresse der Methode einsetzen

Dynamischer Methodenaufruf

• 

Beispiele Assemblerprogramme

my_max

#include <stdlib.h>
void my_max(int a, int b, int* c) {}
  if (a > b)
    *c = a;
  else 
    *c = b;
}

my_max ohne Optimierung

my_max mit Optimierung