RE4B读书笔记之寄存器

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RE4B同时讲解了x86/x64、ARM和MIPS三大架构，在继续阅读RE4B之前，我们先来快速了解一下这三大架构。当我们谈架构的时候，其实是围绕CPU在谈CPU的指令集架构。和CPU相关的几个重要概念在RE4B第一章就有介绍，分别是机器码、汇编语言和寄存器。本文将简单介绍一下各体系架构的寄存器，后续的文章我们再介绍常见的汇编指令。

这四大架构根据机器码的字长可以简单的分为两类，x86/x64属于CISC（复杂指令集），指令的机器码字长是变长的；ARM和MIPS是RISC（精简指令集），它们的机器码字长是相同的。由于字长的限制，在汇编语言设计时需要做一些hack，因此你会发现ARM和MIPS有一些不同于x86/x64汇编语言的共性。

寄存器是汇编语言操作的重要对象，在学习某个架构的汇编语言之前，我们需要对寄存器有所了解。寄存器常常分为通用寄存器、专用寄存器（计数、堆栈、返回地址等）和状态寄存器。

x86有8个通用寄存器而x64增加到了16个，如下表所示：

64bit	32bit	16bit	8bit
rax	eax	ax	ah, al
rbx	ebx	bx	bh, bl
rcx	ecx	cx	ch, cl
rdx	edx	dx	dh, dl
rsi	esi	si	sih, sil
rdi	edi	di	dih, dil
rsp	esp	sp	sph, spl
rbp	ebp	bp	bph, bpl
r8	r8d	r8w	r8b
r9	r9d	r9w	r9b
r10	r10d	r10w	r10b
r11	r11d	r11w	r11b
r12	r12d	r12w	r12b
r13	r13d	r13w	r13b
r14	r14d	r14w	r14b
r15	r15d	r15w	r15b

x86和x64的状态寄存器分别是flags和rflags。

ARM汇编中共有37个用户可访问的寄存器，分别为31个通用的32位寄存器和6个状态寄存器。

name	user	system	supervisor	abort	undefined	interrupt	fast interrupt
r0	r0	r0	r0	r0	r0	r0	r0
r1	r1	r1	r1	r1	r1	r1	r1
r2	r2	r2	r2	r2	r2	r2	r2
r3	r3	r3	r3	r3	r3	r3	r3
r4	r4	r4	r4	r4	r4	r4	r4
r5	r5	r5	r5	r5	r5	r5	r5
r6	r6	r6	r6	r6	r6	r6	r6
r7	r7	r7	r7	r7	r7	r7	r7
r8	r8	r8	r8	r8	r8	r8	r8_fiq
r9(SB)	r9	r9	r9	r9	r9	r9	r9_fiq
r10(SL)	r10	r10	r10	r10	r10	r10	r10_fiq
r11(FP)	r11	r11	r11	r11	r11	r11	r11_fiq
r12(IP)	r12	r12	r12	r12	r12	r12	r12_fiq
r13(SP)	r13	r13	r13_svc	r13_abt	r13_und	r13_irq	r13_fiq
r14(LR)	r14	r14	r14_svc	r14_abt	r14_und	r14_irq	r14_fiq
r15(PC)	r15	r15	r15	r15	r15	r15	r15
CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR
SPSR	/	/	SPSR_svc	SPSR_abt	SPSR_und	SPSR_irq	SPSR_fiq

MIPS体系结构中一共有32个通用寄存器，在汇编语言中可以用$0~$31表示，也可以用寄存器名字表示，如下表所示：

register	name	usage
$0	zero	第0号寄存器，值始终为0
$1	$at	保留寄存器
$2~$3	$v0~$v1	values，保存表达式或函数返回结果
$4~$7	$a0~$a3	arguments，作为函数的前4个参数
$8~$15	$t0~$t7	temporaried，供汇编程序使用的临时寄存器
$16~$23	$s0~$s7	saved values，子函数使用时需要先保存原寄存器的值
$24~$25	$t8~$t9	temporaried，供汇编程序使用的临时寄存器，补充$t0~$t7
$26~$27	$k0~$k1	保留，中断处理函数使用
$28	$gp	global pointer，全局指针
$29	$sp	stack pointer，堆栈指针，指向堆栈的栈顶
$30	$fp	frame pointer，保存栈指针
$31	$ra	return address，返回地址