assembly - ARM:为什么我需要在函数调用时压入/弹出两个寄存器？

Question

我知道我需要在函数调用开始时压入链接寄存器，并在返回之前将该值弹出到程序计数器，以便执行可以从函数调用之前的位置携带一个值。

我不明白的是为什么大多数人通过向推送/弹出添加额外的寄存器来做到这一点。例如:

push {ip, lr}
...
pop {ip, pc}

例如，这是 ARM 中的 Hello World，由 official ARM blog 提供。 :

.syntax unified

    @ --------------------------------
    .global main
main:
    @ Stack the return address (lr) in addition to a dummy register (ip) to
    @ keep the stack 8-byte aligned.
    push    {ip, lr}

    @ Load the argument and perform the call. This is like 'printf("...")' in C.
    ldr     r0, =message
    bl      printf

    @ Exit from 'main'. This is like 'return 0' in C.
    mov     r0, #0      @ Return 0.
    @ Pop the dummy ip to reverse our alignment fix, and pop the original lr
    @ value directly into pc — the Program Counter — to return.
    pop     {ip, pc}

    @ --------------------------------
    @ Data for the printf calls. The GNU assembler's ".asciz" directive
    @ automatically adds a NULL character termination.
message:
    .asciz  "Hello, world.\n"

问题 1:他们所说的“虚拟寄存器”的原因是什么？为什么不简单地push{lr} 和pop{pc} 呢？他们说这是为了保持堆栈8字节对齐，但堆栈不是4字节对齐吗？

问题 2:“ip”是什么寄存器(即 r7 还是什么？)

Answer 1

8 字节对齐是符合 AAPCS 的对象之间的互操作性的要求。

ARM 有关于此主题的咨询说明:

ABI for the ARM® Architecture Advisory Note – SP must be 8-byte aligned on entry to AAPCS-conforming functions

文章提到了使用 8 字节对齐的两个原因

• 对齐错误或不可预测的行为。 (硬件/架构相关原因 - LDRD/STRD 可能会导致对齐错误或在 ARMv7 以外的架构上显示不可预测的行为)

• 应用程序失败。 (编译器-运行时假设差异，他们以va_start和va_arg为例)

当然，这都是关于公共(public)接口(interface)的，如果您正在制作一个没有额外链接的静态可执行文件，您可以将堆栈对齐到 4 个字节。