汇编代码中的 %lo(source)($6) 和 .frame 是什么意思？

Question

我assemble一个简单的c程序mips并尝试理解汇编代码。通过与c代码的对比，我差不多明白了，但还是遇到了一些问题。

我使用mips-gcc生成汇编代码：$ mips-gcc -S -O2 -fno-delayed-branch -I/usr/include lab3_ex3.c -o lab3_ex3.s

以下是我对汇编代码工作原理的猜测：

main为程序入口

</code>为源数组地址 <code>是dest数组的地址

</code>是源数组的大小。 <code>是变量k，初始化为0。

$L3是循环

</code>和<code>是source[k]和dest[k]的地址。

sw ,0() 等同于 source[k] 存储在 </code>. <code>lw ,4()等同于将source[k]赋值给dest[k].

addiu ,,4 等同于 k++.

bne , [=31=], $L3 表示如果 source[k] 为零则退出循环，否则跳转到标签 $L3。

$L2 只是做一些清理工作。

将 </code> 设置为零。 跳转到<code>（return地址）。

我的问题是：

.frame $sp,0, 有什么作用？
为什么 lw ,4() 而不是 lw ,0()
写法%lo(source)()是什么意思？ ($hi 和 $lo$ 寄存器用于乘法，那么为什么在这里使用它们？)

谢谢。

C

int source[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 0};
int dest[10];

int main ( ) {
    int k;
    for (k=0; source[k]!=0; k++) {
    dest[k] = source[k];
    }
    return 0;
}

大会

.file   1 "lab3_ex3.c"
    .section .mdebug.eabi32
    .previous
    .section .gcc_compiled_long32
    .previous
    .gnu_attribute 4, 1
    .text
    .align  2
    .globl  main
    .set    nomips16
    .ent    main
    .type   main, @function
main:
    .frame  $sp,0,       # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0
    lui ,%hi(source)
    lw  ,%lo(source)()
    beq ,[=11=],$L2
    lui ,%hi(dest)
    addiu   ,,%lo(dest)
    addiu   ,,%lo(source)
    move    ,[=11=]
$L3:
    addu    ,,
    addu    ,,
    sw  ,0()
    lw  ,4()
    addiu   ,,4
    bne ,[=11=],$L3
$L2:
    move    ,[=11=]
    j   
    .end    main
    .size   main, .-main
    .globl  source
    .data
    .align  2
    .type   source, @object
    .size   source, 28
source:
    .word   3
    .word   1
    .word   4
    .word   1
    .word   5
    .word   9
    .word   0

    .comm   dest,40,4
    .ident  "GCC: (GNU) 4.4.1"

Answer 1

首先，main、$L3和$L2是3个基本块的标签。您对它们的功能大致正确。

问题一：.frame 是做什么的

这不是 MIPS 指令。它是描述此函数的（堆栈）帧的元数据：

堆栈由 $sp 指向，</code> 的别名。</li> <li> 和堆栈帧的大小（0，因为函数既没有局部变量，也没有堆栈上的参数）。此外，该函数足够简单，可以使用临时寄存器，不需要保存被调用者保存的寄存器 <code>-.
旧的 return 地址（</code> MIPS 调用约定）</li> </ul> 有关 MIPS 调用约定的详细信息，请参阅此 <a href="https://courses.cs.washington.edu/courses/cse410/09sp/examples/MIPSCallingConventionsSummary.pdf" rel="nofollow noreferrer">doc</a>。 问题 2：为什么 lw $3,4($4) 而不是 lw $3,0($4) 这是由于循环的优化。通常，加载和存储的顺序为： <ul> <li>加载源[0]</li> <li>存储目标[0]</li> <li>加载源[1]</li> <li>存储目标[1] ....</li> </ul> 您假设循环完全在 <code>$L3 中，并且包含 load source[k] 和 store dest[k]。它不是。有两条线索可以看出这一点：
- 块main中有一个负载不对应于循环外的任何负载
- 在基本块$L3中，存储在加载之前。
实际上，load source[0]是在名为main的基本块中执行的。那么，基本块$L3中的循环就是store dest[k];load source[k+1];。因此，加载使用的偏移量比存储的偏移量大 4，因为它正在为下一次迭代加载整数。

问题3：lo/hi语法是什么？

这与指令编码和指针有关。让我们假设一个 32 位架构，即一个指针是 32 位。与大多数固定大小指令 ISA 一样，让我们假设指令大小也是 32 位。

从source/dest数组加载和存储之前，需要将它们的指针分别加载到寄存器</code>和<code>中。因此，您需要一条指令将 32 位常量地址加载到寄存器中。然而，一条 32 位指令必须包含一些位来编码操作码（指令是什么操作）、目标寄存器等。因此，一条指令剩下不到 32 位来编码常量（称为立即数）。因此，您需要两条指令将一个 32 位常量加载到一个寄存器中，每条指令加载 16 位。 lo/hi 指的是加载常量的一半。

例子：假设dest在地址0xabcd1234。有两条指令将此值加载到 </code>. <pre><code> lui ,%hi(dest) addiu ,,%lo(dest)
lui 是 Load Upper immediate。它将dest（0xabcd）地址的高16位加载到</code>的高16位。现在，<code> 的值为 0xabcd0000。

addiu 是无符号加法。它将dest（0x1234）地址的低16位与</code>中的现有值相加得到<code>的新值。因此，</code> 现在拥有 0xabcd0000 + 0x1234 = 0xabcd1234，即 <code>dest 的地址。

类似地，lw ,%lo(source)()从</code>指向的地址加载（它已经保存了<code>source地址的前16位）偏移量为%lo(source)（该地址的低 16 位）。实际上，它加载了 source.
的第一个单词

汇编代码中的 %lo(source)($6) 和 .frame 是什么意思？

What %lo(source)($6) and .frame mean in assembly code?

c

assembly

mips