💻 CSC3060 Week 5 Continuation of Machine Level Programming

其它学生：学者引用文献需要遵守 APA/MPA/Chicago 等引用格式，否则会爽吃 Fail。

SDS 学生：计算机调用需要根据 Calling Convention，不然你们写论文的计算机爽吃 UB 原地升天，你们签名承诺不用但还是偷偷用的互联网大模型爽吃 504 Error。


Week 5 Calling convention and Its Registers

Calling Convention 包括：参数、返回值/地址、传参、出入栈、fp 的建立和还原、调用方/被调用方保存的寄存器。

调用的约定

在机器的宏观视角下，函数/过程调用的流水线：

从调用方 (Caller) 开始…

  1. 准备参数（寄存器不够/需要按约定放栈时就放栈上）
  2. 保存返回地址（ret）
  3. 跳转到被调函数

工作移交到被调用方 (Callee)…

  1. 建立栈帧 (Stack frame)：栈指针下移，给调用方的栈帧/局部变量/保存寄存器留空间（sp -= stackFrame）

  2. 保存需要保存的寄存器

  3. 执行函数主体

  4. 准备返回值（可能放寄存器 a0/a1，也可能放栈）

  5. **恢复保存的寄存器 **并 返回调用方位置

  • ⚠️ “栈帧” 是栈上分配给函数的私有区域，每个函数有自己独立的一段帧 (向下分配)；“帧指针 fp” 是函数栈帧的寻址基点，这里用于返回后将栈变回调用前的原样。

Meanwhile，栈身上发生了什么？

  1. 第 1～3 步 (处于调用方) 时，调用者建立自己的栈帧将参数 (如果 a0~a7 放满了) 和返回地址入栈；
  2. 第 4～7 步 (处于被调用方) 时，被调用者建立新栈帧，将局部变量、要保存的寄存器 (saved regs)、动态对象入栈到这个帧中；
  3. 第 8 步 (回到调用方) 后，被调用者的栈帧被出栈，栈回到第 1 步之前的样子，fp/sp 指向原先位置。


“Saved Regs”

ABI 规定了一些需要分工在栈中保存下来的寄存器。防止连环调用时关系混乱导致变量覆盖或生命周期错误。逻辑上类似于——

“单位的电脑属于信息部 (Caller)，但所有电脑都有信息/公关两部门的账号。公关部 (Callee) 帮信息部的忙，借用电脑后要负责把账号切回信息部 (Callee-saved)；而信息部负责留档自己电脑上的重要文件 (Caller-saved)。”

A) Callee-saved (被调用者必须保存)

  • s0–s11 (saved regs)、 (old) fp —— 常用 s0 (即 x8) 充当 fp、CSEs。

规则：B 如果要用/改这些寄存器，必须先保存旧值，返回前恢复。

→ 这些被调用者存到栈里的备份，就属于 saved regs，一般生命周期较长。

B) Caller-saved (调用者必须保存)

  • t0–t6 (临时变量)、a0–a7 (参数)、ra (返回地址)。

规则：B 可以随便改。A 如果在 call 之后还要用，就必须自己先存起来。

→ 一般生命周期较短。


还学啥，过年去了

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