ARM汇编【1】：数据类型

与高级语言类似，ARM支持对不同数据类型的操作。我们可以加载或存储的数据类型可以是有符号和无符号字、半字或字节。这些数据类型的扩展名是：-h或-sh表示半字，-b或-sb表示字节，不表示字的扩展名。有符号数据类型或无符号数据类型之间的区别在于：

带符号的数据类型可以同事包含正值和负值，因此范围值较低
无符号数据类型可以包含大的正值（包括零），但不能包含负值，因此范围更广。

以下是这些数据类型如何与Load和Store指令的使用示例：

ldr = Load Word
ldrh = Load unsigned Half Word
ldrsh = Load signed Half Word
ldrb = Load unsigned Byte
ldrsb = Load signed Bytesstr = Store Word
strh = Store unsigned Half Word
strsh = Store signed Half Word
strb = Store unsigned Byte
strsb = Store signed Byte

端序

有两种查看内存中字节的基本方法：小字节（LE）或大字节（BE）。区别在于对象的每个字节存储在内存中的字节顺序。在像Intel x86这样的小端机器上，最低有效字节存储在最低地址（最接近零的地址）。在big-endian机器上，最高有效字节存储在最低地址。ARM体系结构在版本3之前是小端序，从那时起就是双端序，这意味着它具有允许切换端序的设置。例如，在ARMv6上，指令是固定的小端序，数据访问可以是小端序或大端序，由程序状态寄存器（CPSR）的位9（E位）控制

ARM寄存器

寄存器的数量取决于ARM版本。根据ARM参考手册，除基于ARMv6-M和ARMv7-M的处理器外，共有30个通用32位寄存器。前16个寄存器可在用户级模式下访问，其他寄存器可在特权软件执行中使用（ARMv6-M和ARMv7-M除外）。在本系列教程中，我们将使用在任何特权模式下都可以访问的寄存器：r0-15。这16个寄存器可以分为两组：通用寄存器和专用寄存器。

下表只是ARM寄存器如何与英特尔处理器中的寄存器相关的一个对比。

R0-R12：可在常见操作期间用于存储临时值、指针（指向内存的位置）等。例如，R0可在算术操作期间被称为累加器，或用于存储先前调用的函数的结果。R7在处理系统调用时变得很有用，因为它存储系统调用编号，R11帮助我们跟踪用作帧指针的堆栈上的边界（稍后将介绍）。此外，ARM上的函数调用约定指定函数的前四个自变量存储在寄存器r0-r3中。

R13:SP（堆栈指针）。堆栈指针指向堆栈的顶部。堆栈是用于函数特定存储的内存区域，当函数返回时会回收。因此，堆栈指针用于通过从堆栈指针中减去我们想要分配的值（以字节为单位）来分配堆栈上的空间。换句话说，如果我们想分配一个32位的值，我们从堆栈指针中减去4。

R14:LR（链路寄存器）。当进行函数调用时，链接寄存器会更新为一个内存地址，该地址引用函数启动的下一条指令。这样做允许程序在“子”函数完成后返回到启动“子”功能调用的“父”函数。

R15:PC（程序计数器）。程序计数器会根据执行的指令的大小自动递增。%1字节此大小在ARM状态下始终为4字节，在THUMB模式下始终为2字节。当正在执行分支指令时，PC保持目的地地址。在执行过程中，PC将当前指令的地址加8（两条ARM指令）存储在ARM状态，将当前指令加4（两条Thumb指令）的地址存储在Thumb（v1）状态。这与x86不同，在x86中，PC总是指向要执行的下一条指令。

让我们看看PC在调试器中的行为。我们使用以下程序将pc的地址存储到r0中，并包含两条随机指令。让我们看看会发生什么。

.section .text
.global _start_start:mov r0, pcmov r1, #2add r2, r1, r1bkpt

在GDB中，我们在_start处设置了一个断点并运行它：

gef> br _start
Breakpoint 1 at 0x8054
gef> run

下面是我们首先看到的输出的屏幕截图：

我们可以看到，PC保存着将要执行的下一条指令（mov r0，PC）的地址（0x8054）。现在让我们执行下一条指令，在这之后R0应该保存PC的地址（0x8054），对吗？

错误的，看看R0中的地址。虽然我们期望R0包含先前读取的PC值（0x8054），但它保留的值比我们先前读取的电脑（0x805c）提前两条指令。从这个例子中，你可以看到，当我们直接阅读PC时，它遵循PC指向下一条指令的定义但在调试时，PC在当前PC值（0x8054+8=0x805C）之前指向两条指令。这是因为较旧的ARM处理器总是在当前执行的指令之前获取两条指令。ARM保留此定义的原因是为了确保与早期处理器的兼容性。

状态寄存器

当您使用gdb调试ARM二进制文件时，您会看到一个名为Flags的东西：

寄存器$cpsr显示当前程序状态寄存器（cpsr）的值，在该寄存器下，您可以看到Flags thumb、fast、interrupt、overflow、carry、zero和negative。这些标志表示CPSR寄存器中的某些位，并根据CPSR的值进行设置，并在激活时变为粗体。N、Z、C和V位与x86上EFLAG寄存器中的SF、ZF、CF和OF位相同。这些位用于支持汇编级条件和循环中的条件执行。我们将介绍第6部分：条件执行和分支中使用的条件代码。