前面的系列文章在讲解ARM汇编语言的时候，穿插了一些对ARMv8相较于前代处理器变化的描述，但还有一些改动和演进未曾提及，本文将继续展现这部分内容。

【任我行的PC】

在x86架构中，直接修改IP(Instruction Pointer, 对应ARM里的PC)是不被允许的，只能通过间接的方式来实现地址的跳转。但在ARM的世界中，很长一段时间里，汇编代码是可以直接更改PC(R15)寄存器的值的，这确实给了程序设计者更大的自由，对于艺高胆大的，还可以由此玩出好多花样来。

然而，这种自由所付出的代价是增加了编译器的复杂度，也阻碍了更深的指令流水线的设计，最终在ARMv8中，直接访问PC的方式也同x86一样，被禁止了。

【零的妙用】

在Linux的根文件系统中，dev目录下有个特殊的设备文件"zero"。作为source，读取"/dev/zero"可以产生众多的null字符(0x00)；作为sink，任何写入"/dev/zero"的字符都将被吞没。

事实上，这两种应用的需求都是广泛存在的，所以ARMv8也在硬件层面引入了一个新的zero register(XZR/WZR)，效果和软件层面的"/dev/zero"类似，作为源寄存器产生0，作为目标寄存器丢弃传入的数据。

比如我们要将一些变量赋值为0，因为ARM不允许直接操作内存单元上的数据，所以需要先将一个寄存器置为0，然后再讲这个寄存器的内容store到变量所在的内存单元上，像这样：

mov  r0, #0
str  r0, [...]

有了zero register，一条指令就可以解决问题：

str  wzr, [...]

ARMv8的通用寄存器编号是X0到X29，共30个，在指令编码中，这需要5个bits，而5个bits最多可以表示

个寄存器，

从编码的角度，这剩下的X30和X31不用真是浪费。链接寄存器LR先下手为强，把X30占了，还剩下一个X31，然后XZR/WZR和栈指针寄存器SP都想要，谈判的结果就是双方共用：

带来的影响就是两者不能共存，如果某条指令(比如ADD)使用了SP，就不能再同时使用XZR/WZR了。

ADD SP, SP, #0x10      // Adjust SP to be 0x10 bytes before its current valu

不过，像ADD这种可以直接使用SP的指令很少，因而其他的大多数指令都是可以使用XZR/WZR的。需要注意的是，XZR/WZR和SP都只是借用了X31的编码位置，而"X31"这个概念本身在ARMv8里是不存在的。

【32位向64位的代码移植】

前文提到，ARMv8有AArch64和AArch32两种执行状态，一个运行在AArch32状态的操作系统只支持AArch32的应用程序，而运行在AArch64状态的操作系统同时支持AArch32和AArch64的应用程序(参考这篇文章)。

这就涉及到32位的代码向64位移植的问题。ARM中64位的数据模型(data model)不只一种，而是分为LP64和LLP64，其主要区别体现在对数据类型"long"占几个字节的定义。

在下图所示的这三种数据模型中，"I", "L"和"P"分别代表int, long和pointer，所以ILP32就表示int, long和pointer都是占32个bits，LP表示long和pointer都是占64个bits，LLP表示long long和pointer都是占64个bits。

可见，32位的ILP32和64位的LLP64的差异仅仅体现在pointer上，所以如果你原来的32位代码没有使用pointer，并且在64位代码中使用LLP64模型，那么移植就会比较简单。但现实中完全不使用pointer的情况并不多见，这个时候我们可能就需要对32位下的代码做出一些改动。

来看下面这个例子，"struct foo"在32位下的对齐是没有问题的，但是放在64位环境下，为了保持结构体的8字节自然对齐(natural alignment)，中间就会空出一块，浪费存储空间。如果稍加调整，把指针"p"的位置挪动一下，就又形成了不留空隙的自然对齐。

原创文章，转载请注明出处。