ARM汇编语言实现peek()_ARM汇编之访问C语言结构体数据

前言

本文的写作目的在于装逼，没有要产生实际价值的意思。

前几天在做编译器的项目，有一个项目团队成员一直在问我ARM汇编能不能读C语言的结构体。我心想，我这生成ARM汇编的代码是用C++写的呀，又不是用汇编写的，干嘛问我这个？我跟他说，能啊。还非要我出demo。

作为一个《汇编语言程序设计》课程绩点只有5.0的渣渣，我的内心有一万只草泥马奔腾而过。好吧，菜鸡的我没说什么，默默地用二十分钟准备了相关代码、AXD Debugger仿真截图，并且标注了C语言定义的全局变量在内存中的位置、寄存器的数值。

虽然并没有什么卵用，但是能拿来装逼鸭hhhh。基于这个问题，我稍微地做了一下进一步的讨论。

先来点开胃小菜

我们先从这个简单的结构体开始，做一个实验，验证ARM能访问C语言结构体的数据。

struct

先写C语言的代码，目的是为了声明并初始化一个结构体变量，让ARM汇编进行访问。

#include

然后再来写配套的ARM汇编。

 area armFunc, code, readonlycode32export myFuncmyFunc ldr r4,[r0]     ;读取t.a，其值存储在R4寄存器ldr r5,[r0,#4]  ;读取t.b，其值存储在R5寄存器ldr r6,[r0,#8]  ;读取t.c，其值存储在R6寄存器b . ;程序卡在这里，方便我们停下来观察end

AXD Debugger仿真结果如下：

AXD Debugger仿真结果（1）

我们对这个仿真结果做一个简单的分析。一些关键的地方我已经在图上用不同颜色的框标记出来。程序从main函数开始执行，并且为结构体t的三个成员分别进行初始化。它们的值按照小端序依次存放在内存中（红框、绿框和紫框）。

再调用myFunc函数，将结构体t的指针（0x000083FC）作为参数传递过去（根据ATPCS规范可知）。在myFunc里面利用基址变址寻址将结构体t的数据读取出来。黄框中寄存器的数值分别为三个成员的初值。

万一，类型长度不是4字节呢？

在上面给的汇编代码里，地址偏移量总是为4的倍数。这是因为int类型的数据长度正好是4字节。那么，如果用的数据类型的长度不是4字节呢？

还是举一个结构体的例子。

struct

在这个例子里，包含了char、short和int三种类型的成员。它们代表着字节数据、半字数据和字数据（字长32位）。相应地，C语言代码和对应的ARM汇编代码也要作出改动。

C语言代码如下：

struct

ARM汇编代码如下：

 area armFunc, code, readonlycode32export myFuncmyFunc ldr r4,[r0]     ;读取t.a，其值存储在R4寄存器ldrs r5,[r0,#4]  ;读取t.b，其值存储在R5寄存器ldrh r6,[r0,#6]  ;读取t.c，其值存储在R6寄存器b . ;程序卡在这里，方便我们停下来观察end

相应的仿真结果：

AXD Debugger仿真结果（2）

程序仍然能正确读取结构体的数据。但是观察绿框可以发现：成员b占用了两个字节的空间。这是由于编译器在分配myData2各成员在内存中的位置时，以半字为单位进行字节对齐。不同的编译器在编译C语言代码时，对于字节对齐的规定有可能不同，需要具体情况具体分析。回到这个仿真结果来：因此在后续访问成员c的指令中，地址偏移量为4+2=6，而不是4+1=5。在编写结构体访问的相关指令时，要注意结构体各成员在内存空间中的分布。

算法举例：二叉树的递归先序遍历

在访问结构体数据的基础上，我们还可以用ARM汇编做链表的访问、二叉树的遍历等。这里稍微举个栗子：二叉树的先序遍历，采用递归实现。

先写一段C语言代码，主要用来准备用来先序遍历的二叉树，以及编写输出的相关代码。

#include

先序遍历的算法主体则放在了ARM汇编里。

 area armFunc, code, readonlycode32export preVisitimport myPrintpreVisit STMFD sp!,{r4,fp,lr};调用myPrint函数输出data成员LDR r4,[r0]STMFD sp!,{r0}MOV r0,r4BL myPrintLDMFD sp!,{r0};递归调用preVisit遍历左子树LDR r4,[r0,#4]CMP r4,#0BEQ rightSTMFD sp!,{r0}MOV r0,r4BL preVisitLDMFD sp!,{r0};递归调用preVisit遍历右子树
right    LDR r4,[r0,#8]CMP r4,#0BEQ funcEndSTMFD sp!,{r0}MOV r0,r4BL preVisitLDMFD sp!,{r0}
funcEnd  LDMFD sp!,{r4,fp,pc}end

如果没有猜错的话，输出结果应该是ABCDEFG：

二叉树先序遍历结果

后记

在写作本文的过程，发现自己在不知不觉中巩固了所学知识，提高了自己的知识迁移能力。比如说用ARM汇编写二叉树的先序遍历，既巩固了自己的数据结构知识，又能将数据结构的实现迁移到ARM汇编上。

参考文献

《汇编语言程序设计——基于ARM体系结构》