原创 PCS & ATPCS

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什么是PCS，什么是ATPCS?
PCS即Procedure Call Standard（过程调用规范），ATPCS即ARM-THUMB procedure call standard。

PCS规定了应用程序的函数可以如何分开地写，分开地编译，最后将它们连接在一起，所以它实际上定义了一套有关过程（函数）调用者与被调用者之间的协议。PCS强制实现如下约定：调用函数如何传递参数（即压栈方法，以何种方式存放参数），被调用函数如何获取参数，以何种方式传递函数返回值。PCS的制订是一系列指标的“tradeoff（折衷）”（因为很大程度上涉及系统的一些性能），如会涉及生成代码的大小，调试功能的支持，函数调用上下文处理速度以及内存消耗。当然，通过编译器的支持可以让生成的代码有不同的特性，如gcc编译选项可以支持或不支持framepointer来支持深入调试功能或提高程序运行性能。

PCS是体系结构密切相关的，直接涉及编译器如何使用处理器提供的应用寄存器，如编译器使用什么寄存器作为栈指针，利用哪些寄存器作直接传参等。值得注意的是，没有谁规定说PCS是必须这样而不是那样的。它是应用相关的。任何一个操作系统和应用可以处于它自身的考虑定义自己的PCS。当然，如果那样，也必须有自己的编译器。而实际上，在一个处理器设计时，都会有某种假设，所以PCS某种程度上应该是一样的。

ATPCS是基于ARM指令集和THUMB指令集过程调用的规范。
寄存器的使用规则：
寄存器的使用必须满足下面的规则：
1. 子程序间通过寄存器R0 R3来传递参数，这时，寄存器R0R3可以记作A1-A4。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0-R3的内容。
2. 在子程序中，使用寄存器R4 R11来保存局部变量．这时，寄存器R4-R11可以记作V1-V8。如果在子程序中使用到了寄存器V1-V8中的某些寄存器，子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于子程序中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4-R7来保存局部变量。
3. 寄存器R12用作子程序间scratch寄存器（用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出栈），记作ip。在子程序间的连接代码段中常有这种使用规则。
4. 寄存器R13用作数据栈指针，记作sp。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器sp在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
5. 寄存器R14称为连接寄存器，记作lr。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。
6. 寄存器R15是程序计数器，记作pc。它不能用作其他用途。