【基于ARM深入分析C程序】1–ARM架构与汇编、分析C语句a++的执行过程

本文作为学习笔记，围绕的一条C语句进行讲解

参考：https://www.100ask.net/

int a = 1;
a++; //a = a + 1

一、3个操作指令

• a++ ==> a = a + 1这条非常简单的指令，会涉及到3个操作

  • 1、读取a
  • 2、累加操作
  • 3、写操作

• 提出问题：读什么？写什么？变量a是什么东西？，存放在哪里？

• 

  • 变量a，保存在内存里面，内存是一种设备，我们可以写数据进去，读数据出来。
  • 读取：cpu读地址addr A，将地址对应的data保存到cpu的寄存器中，
  • 累加：使得寄存器执行累加操作
  • 写：写地址，把寄存器数据写到 内存中的addr A里面

在CPU内部，有R0~R15这些寄存器，这些寄存器用来暂存数据

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二、CPU是怎么知道执行这三条操作指令的？

2.1 CPU的架构

• Keil 通常被用作一个工具链，用于将高级语言（如 C 或 C++）编写的程序转换成微控制器（MCU）可以执行的二进制文件。这个过程主要包括以下几个步骤：
  • 1、编译、使用 Keil 提供的 ARM Compiler，将源代码转换成 ==>汇编语言（.asm），然后进一步转换成机器码，
  • 2、链接：链接器（Linker）将所有的机器码片段（包括不同源文件编译产生的代码）以及库函数链接成一个单一的二进制文件。
  • 3、生成二进制文件：链接后的输出是一个完整的二进制文件，( AXF（ARM eXtended Format）、HEX 或 BIN 格式）。AXF 文件包含了程序的调试信息和符号信息，而 HEX 和 BIN 文件通常用于烧录。
  • 4、烧录：使用 Keil 或其他专用的烧录工具，将生成的二进制文件烧录到微控制器的 Flash 闪存中。
  • 5、执行：当微控制器上电或复位后，其内置的引导加载程序 (Bootloader) 会从 Flash 闪存中读取这些二进制指令，并开始执行

Flash：断电后还可以保存数据

• 烧录后，板子可以离开PC、编译器运行，与PC机和编译器没有任何关系。CPU做的任何事情，都是我们的程序告诉CPU去做的，比如：分配内存，分配堆、分配栈。没有什么第三方，没有什么系统、什么编译器、不涉及其他任何东西

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2.2 寄存器

寄存器	别名	功能
R0	通用寄存器	通常用于存储临时数据、函数参数和局部变量等。
…	…	…
…	…	…
…	…	…
R12	…	也是一个通用寄存器，但在一些指令中它有特殊用途，比如在乘法和分支指令中。
R13	SP寄存器	栈寄存器；指向当前的栈顶位置。在函数调用和中断处理中，寄存器的值常常被推入（push）到堆栈中，或者从堆栈中弹出（pop）
R14	LR寄存器	返回地址；通常用于存储函数调用后的返回地址。以便返回到正确的位置上，继续执行。
R15	PC寄存器	**程序计数器；**它存储着下一条要执行的指令的地址。当CPU执行一条指令时，PC寄存器会自动更新为下一条指令的地址。

R15 ==> PC寄存器：你想去执行某个函数的时候，可以把那个函数的地址扔给PC寄存器，CPU就会跳过去执行

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