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一:ARM汇编寻址
1. 立即数寻址 (Immediate Addressing)
指令中直接给出一个常数值(立即数),并对其进行操作。
MOV R0, #5 ; 将立即数5载入寄存器R0
2. 直接寻址 (Direct Addressing)
指令中给出的地址直接指定了内存中的一个位置,通常在数据段中。
LDR R0, =0x1000 ; 将地址0x1000的值加载到R0寄存器
3. 间接寻址 (Indirect Addressing)
使用寄存器中的地址来访问内存中的数据。
LDR R0, [R1] ; 将R1寄存器中存储的地址所指向的值载入R0
4. 基址寻址 (Base Addressing)
通过一个基址寄存器,加上一个偏移量来访问内存。
LDR R0, [R1, #4] ; 从R1寄存器所指向的地址加上4的偏移量处加载数据到R0
5. 偏移寻址 (Offset Addressing)
在基址的基础上,通过增加一个偏移值来访问数据。
STR R0, [R1, R2] ; 将R0的值存储到地址为R1 + R2的内存位置
6. 自增和自减寻址 (Pre-Indexed & Post-Indexed Addressing)
通过预增或后增来访问数据。
- 预索引 (Pre-Indexed): 在访问内存前,先修改基址寄存器的值。
LDR R0, [R1, #4]! ; 加载R1地址加4处的值到R0,并将R1更新为R1 + 4
- 后索引 (Post-Indexed): 在访问后修改基址寄存器的值。
LDR R0, [R1], #4 ; 首先加载R1地址处的值到R0,然后将R1增加4
7. 结构体寻址 (Struct Addressing)
通常在处理结构体时,利用基址和字段偏移量进行访问。
LDR R0, [R1, #OFFSET] ; 读取R1寄存器指向的位置加上字段偏移量存入R0
8. 无条件跳转和条件跳转
无条件跳转 B
和带条件的跳转指令 BEQ
、BNE
等,这些也是寻址模式的体现,因为它们影响程序计数器 (PC) 的值。
B label ; 跳转到 label
BEQ label ; 如果 ZF (零标志位) 为 1,跳转到 label
示例汇编程序
以下是一个简单的 ARM 汇编程序示例,展示了不同寻址方式的使用:
.section .data
value: .word 10.section .text
.global _start_start:LDR R0, =value ; 使用直接寻址加载 value 地址LDR R1, [R0] ; 使用间接寻址加载 value 的值 (10)ADD R1, R1, #1 ; R1 = R1 + 1,结果 R1 = 11STR R1, [R0] ; 使用间接寻址将 R1 的值存回 memory locationMOV R7, #1 ; 系统调用号 (exit)SWI 0 ; 触发系统调用,退出程序
在 ARM 汇编语言中,寄存器移位寻址、加载/存储寻址方式以及栈寻址是非常重要的寻址模式。
1. 寄存器移位寻址 (Register Shift Addressing)
寄存器移位寻址允许在操作数中对寄存器的值进行位移操作。这种模式通常用于算术和逻辑操作中,可以通过左移、右移等方式改变寄存器中的值。
示例
MOV R0, #1 ; 将立即数1加载到R0
LSL R1, R0, #2 ; 将R0左移2位,结果存储在R1中 (R1 = 4)
LSR R2, R1, #1 ; 将R1右移1位,结果存储在R2中 (R2 = 2)
- LSL (Logical Shift Left): 左移操作,低位补零。
- LSR (Logical Shift Right): 右移操作,最高位补零。
2. 加载/存储寻址方式 (Load/Store Addressing)
在 ARM 中,加载(LDR)和存储(STR)指令用于将数据从内存加载到寄存器,或将寄存器中的数据存储到内存。常见的加载/存储寻址方式包括:
- 直接寻址: 直接指定地址。
- 基址寻址: 使用基址寄存器和偏移量。
- 间接寻址: 使用寄存器中的地址。
示例
.data
value: .word 10.text
.global _start_start:LDR R0, =value ; 直接寻址,加载 value 的地址LDR R1, [R0] ; 从 R0 指向的地址加载值 (10) 到 R1ADD R1, R1, #1 ; R1 = R1 + 1 (R1 = 11)STR R1, [R0] ; 将 R1 的值存储回 value 的地址
3. 栈寻址 (Stack Addressing)
栈是用于存储局部变量、函数参数和返回地址的特殊内存区域。ARM 使用向下增长的栈,通常通过 PUSH
和 POP
指令进行操作。栈寻址通常涉及到 SP(栈指针寄存器)。
示例
.text
.global _start_start:MOV R0, #5 ; 将5放入R0PUSH {R0} ; 将R0的值压入栈中POP {R1} ; 从栈中弹出值到R1 (R1 = 5)MOV R7, #1 ; 系统调用号 (exit)SWI 0 ; 触发系统调用,退出程序
4. 栈的使用
栈通常用于函数调用和返回。以下是一个简单的示例,演示如何在函数中使用栈:
.text
.global mainmain:PUSH {LR} ; 保存返回地址MOV R0, #10 ; 将10放入R0PUSH {R0} ; 将R0的值压入栈中BL subroutine ; 调用子程序POP {R0} ; 从栈弹出值到R0POP {PC} ; 从栈弹出返回地址,返回到调用者; 程序结束subroutine:POP {R1} ; 从栈弹出值到R1ADD R1, R1, #1 ; R1 = R1 + 1PUSH {R1} ; 将结果压入栈中BX LR ; 返回到调用者
总结
- 寄存器移位寻址 允许对寄存器的值进行位移操作,适用于算术和逻辑运算。
- 加载/存储寻址方式 是 ARM 汇编中最常用的方式,用于在寄存器和内存之间传输数据。
- 栈寻址 是通过栈实现局部变量和函数调用的管理,使用
PUSH
和POP
指令进行操作。
二:汇编指令详细介绍
在 ARM 汇编语言中,指令集非常丰富,涵盖了数据处理、控制流、内存访问等多个方面。以下是一些常见的 ARM 汇编指令的详细介绍,包括它们的功能、语法和示例。
1. 数据处理指令
1.1 MOV (Move)
将一个值移动到寄存器中。
语法:
MOV <destination>, <source>
示例:
MOV R0, #5 ; 将立即数5加载到R0寄存器
1.2 ADD (Addition)
将两个寄存器的值相加,并将结果存储在目标寄存器中。
语法:
ADD <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
ADD R1, R0, R2 ; R1 = R0 + R2
1.3 SUB (Subtraction)
从一个寄存器中减去另一个寄存器的值。
语法:
SUB <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
SUB R3, R1, R0 ; R3 = R1 - R0
1.4 MUL (Multiply)
将两个寄存器的值相乘。
语法:
MUL <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
MUL R4, R0, R1 ; R4 = R0 * R1
2. 逻辑指令
2.1 AND (Bitwise AND)
对两个寄存器的值进行按位与操作。
语法:
AND <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
AND R5, R0, R1 ; R5 = R0 & R1
2.2 ORR (Bitwise OR)
对两个寄存器的值进行按位或操作。
语法:
ORR <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
ORR R6, R0, R1 ; R6 = R0 | R1
2.3 EOR (Bitwise Exclusive OR)
对两个寄存器的值进行按位异或操作。
语法:
EOR <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
EOR R7, R0, R1 ; R7 = R0 ^ R1
3. 移位指令
3.1 LSL (Logical Shift Left)
将寄存器的值左移指定的位数。
语法:
LSL <destination>, <source>, #<shift>
示例:
LSL R8, R0, #2 ; R8 = R0 << 2
3.2 LSR (Logical Shift Right)
将寄存器的值右移指定的位数。
语法:
LSR <destination>, <source>, #<shift>
示例:
LSR R9, R1, #1 ; R9 = R1 >> 1
4. 加载和存储指令
4.1 LDR (Load Register)
从内存加载数据到寄存器。
语法:
LDR <destination>, [<address>]
示例:
LDR R0, [R1] ; 从R1指向的地址加载数据到R0
4.2 STR (Store Register)
将寄存器中的数据存储到内存。
语法:
STR <source>, [<address>]
示例:
STR R0, [R1] ; 将R0的值存储到R1指向的地址
5. 控制流指令
5.1 B (Branch)
无条件跳转到指定标签。
语法:
B <label>
示例:
B loop ; 跳转到 loop 标签
5.2 BL (Branch with Link)
跳转到指定标签并保存返回地址。
语法:
BL <label>
示例:
BL function ; 跳转到 function 标签并保存返回地址
5.3 BX (Branch and Exchange)
跳转到指定寄存器的地址,并根据地址的最低位决定是 ARM 还是 Thumb 模式。
语法:
BX <register>
示例:
BX R0 ; 跳转到R0寄存器指向的地址
6. 栈操作指令
6.1 PUSH
将寄存器的值压入栈中。
语法:
PUSH {<registers>}
示例:
PUSH {R0, R1} ; 将R0和R1的值压入栈中
6.2 POP
从栈中弹出值到寄存器。
语法:
POP {<registers>}
示例:
POP {R0, R1} ; 从栈中弹出值到R0和R1
7. 条件执行指令
ARM 汇编指令可以通过条件后缀来实现条件执行。例如,BEQ
表示“如果相等则跳转”。
7.1 BEQ (Branch if Equal)
如果零标志位(ZF)为1,则跳转。
语法:
BEQ <label>
示例:
BEQ equal_label ; 如果相等则跳转到 equal_label
7.2 BNE (Branch if Not Equal)
如果零标志位(ZF)为0,则跳转。
语法:
BNE <label>
示例:
BNE not_equal_label ; 如果不相等则跳转到 not_equal_label
三:补充:数据处理指令
在 ARM 汇编语言中,数据处理指令是用于对寄存器中的数据进行算术运算、逻辑运算、位操作等的指令。除了之前提到的基本指令,ARM 还提供了许多其他强大的数据处理指令。
1. 数据处理指令详细介绍
1.1 ADC (Add with Carry)
将两个寄存器的值相加,并加上进位标志(C)。
语法:
ADC <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
ADC R0, R1, R2 ; R0 = R1 + R2 + C
1.2 SBC (Subtract with Carry)
从一个寄存器中减去另一个寄存器的值,并减去进位标志(C)。
语法:
SBC <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
SBC R0, R1, R2 ; R0 = R1 - R2 - C
1.3 ROR (Rotate Right)
将寄存器的值右旋转指定的位数。
语法:
ROR <destination>, <source>, #<shift>
示例:
ROR R0, R1, #2 ; R0 = R1 右旋转2位
1.4 ROL (Rotate Left)
将寄存器的值左旋转指定的位数(在 ARM 中通常使用 LSL 来实现)。
语法:
ROL <destination>, <source>, #<shift>
示例:
MOV R0, R1 ; 将R1复制到R0
LSL R0, R0, #1 ; 左移1位
ORR R0, R0, R1, LSR #31 ; 将R1的最高位移到最低位
1.5 CMP (Compare)
比较两个寄存器的值,设置状态标志,但不存储结果。
语法:
CMP <operand1>, <operand2>
示例:
CMP R0, R1 ; 比较R0和R1的值
1.6 CMN (Compare Negative)
比较两个寄存器的值,并设置状态标志,类似于 CMP,但相当于 R0 + R1。
语法:
CMN <operand1>, <operand2>
示例:
CMN R0, R1 ; 计算R0 + R1并设置状态标志
1.7 TST (Test)
对两个寄存器进行按位与操作,设置状态标志,但不存储结果。
语法:
TST <operand1>, <operand2>
示例:
TST R0, R1 ; R0 和 R1 进行按位与操作
1.8 TEQ (Test Equivalence)
对两个寄存器进行按位异或操作,设置状态标志,但不存储结果。
语法:
TEQ <operand1>, <operand2>
示例:
TEQ R0, R1 ; R0 和 R1 进行按位异或操作
1.9 BIC (Bit Clear)
将一个寄存器的值与另一个寄存器进行按位与,清除指定的位。
语法:
BIC <destination>, <operand1>, <operand2>
示例:
BIC R0, R1, #0xFF ; 清除R1中最低的8位,结果存入R0
1.10 MVN (Move Not)
将一个寄存器的值取反,并存储到目标寄存器中。
语法:
MVN <destination>, <source>
示例:
MVN R0, R1 ; R0 = ~R1
2. 其他重要指令
2.1 SEL (Select)
根据条件选择一个寄存器的值。虽然在 ARM 指令集中并不常见,但在某些 ARM 扩展中存在。
语法:
SEL <destination>, <condition>, <operand1>, <operand2>
示例:
SEL R0, R1, R2, R3 ; 根据条件选择 R1 或 R2 存入 R0
2.2 CLZ (Count Leading Zeros)
计算一个寄存器中前导零的数量。
语法:
CLZ <destination>, <source>
CLZ R0, R1 ; R0 = R1 中前导零的数量