关于c:详解汇编语言B和LDR指令与相对跳转和绝对跳转的关系

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为什么要有绝对跳转和相对跳转？

程序执行 ：指令一条一条依照程序往下执行，比方变量的定义和赋值都是依照程序执行的。
跳转执行 ：当指令执行到以后地位后跳转到其余地位执行。比方，在主函数中调用其余函数就是典型的跳转执行。其中跳转又分为相对跳转和绝对跳转。
相对跳转 ：间接跳转到一个固定的，实实在在的地址。
绝对跳转：绝对于以后 pc 值的一个跳转，跳转到 pc+offset 的地址。

  咱们分明了下面几个概念，就晓得了为什么要有绝对跳转和相对跳转。各种指令相互配合能力使得 cpu 有更高的解决效率。正是因为有了程序和跳转指令，咱们的 cpu 才能够解决各种简单的计算。

在程序中只有绝对跳转 / 相对跳转是否能够？

  答案必定是不能够的。咱们以一个例子具体分析。

  假如程序被放在 0x00000000 地位开始执行，编译链接后的后果为：

  当这段程序被放在 0xC000000 空间时，开始执行指令 1，而后采纳绝对寻址的办法就能够运行到指令 6，在指令 6 执行时也能够应用相对寻址的办法从 0xC0000014 正确跳转到指令 8 所在的 0xC00001C 地位，这段代码运行失常。

  当这段代码被放在 0x00000000 空间时，开始执行指令 1，而后采纳绝对寻址的办法就能够运行到指令 6，但在指令 6 执行时应用相对寻址的办法从 0x0000014 跳转到了 0xC000001C，但 0xC000001C 空间没有代码，这样程序就跑飞了。

  因而，当编译地址（加载地址）和运行地址雷同时，相对跳转和绝对跳转都能够正确执行。比方，程序在 NORFLASH 存储时。然而，当编译地址（加载地址）和运行地址不雷同时，绝对跳转都就会呈现问题。比方，代码存储在 NANDFLASH，因为 NANDFLASH 并不能运行代码，所以须要重定位代码到外部的 SRAM。对于 NANDFLASH 和 NORFLASH 能够看这篇文章 S3C2440 从 NAND Flash 启动和 NOR FLASH 启动的问题
。

B（BL）和 LDR 指令具体怎么执行的？

  咱们以下图中的这句跳转代码剖析下指令具体的执行过程。

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
    bl    cpu_init_crit
#endif

  上述代码对应的反汇编代码如下：

33f000ac:    eb000017     bl    33f00110 <cpu_init_crit>

33f00110 <cpu_init_crit>:
33f00110:    e3a00000     mov    r0, #0    ; 0x0
33f00114:    ee070f17     mcr    15, 0, r0, cr7, cr7, {0}

  当指令执行到 33f000ac 时，对应的机器码为 eb000017（1110 1011 0000 0000 0000 0000 0001 0111‬），其中 [31,28] 高四位为条件码，1110 示意无条件执行。[25,27]位保留区域,24 位示意是否带有返回值，1 示意带有返回值，也就是 BL 指令。[23,0]为指令的操作数，0000 0000 0000 0000 0001 0111。
依照如下计算形式：

  1、将指令中 24 位带符号的补码立刻数扩大为 32 位 (扩大其符号位) 原数变成 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0111。

  2、将此数左移两位 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000 0000 变成 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 1100 = 0x0000005c

   3、将失去的值加到 PC 寄存器中失去指标地址，因为 ARM 为 3 级流水线，此时的 pc = 33f000ac+8 = 33F000B4，pc = 33F000B4 + 0x0000005c = 33F00110‬与图中的 cpu_init_crit 的地址相等。

   在算的过程中咱们应用的始终是 PC 的值，假如程序在 0 地址处执行，那么计算方法一样，pc 的值变了计算出来的后果也随之扭转。所以 BL 的跳转时与地位无关的。

  下图为 B(BL）指令的格局
  28~31bts（cond）是条件码，就是表明这条语句里是否有大于、等于、非零等的条件判断，这 4bts 共有 16 种状态，别离为：

  下图为 LDR 指令的格局


  咱们以下图中的第一句话作为例子剖析下

ldr pc,=call_board_init_f

对应的反汇编代码如下：

33f000d0:    e59ff324     ldr    pc, [pc, #804]    ; 33f003fc <fiq+0x5c>

33f003fc:    33f000d4     .word    0x33f000d4
........
33f000d4 <call_board_init_f>:
33f000d4:    e3a00000     mov    r0, #0    ; 0x0

   ldr pc, [pc, #804]这条指令为伪指令，编译的时候会将 call_board_init_f 的链接地址存入一个固定的地址（链接时确定的），对于本条指令这个地址就是 33f000d4。下面的反汇编进去的 ldr pc,=call_board_init_f 就变成了 ldr pc, [pc, #804]，因为 ARM 应用了流水线的起因，所以在执行 ldr pc. [pc, #4]的时候 pc 不在这句代码这里了，而是跑到了 pc+ 8 的中央，这句代码相当于 pc = (pc+804+8)=33f000d0+32C=33f003fc，所以会跳转到 33f003fc 地址取 33f000d4，而 33f000d4 是存在代码段中的一个常量，并不是计算出来的，不会随程序的地位而扭转，所以无论代码和 pc 怎么变 (pc+804) 的值时不会变的。

  这样，相对跳转中的固定地址就很好了解了，要跳转地址的值在链接时就曾经确定了，存在了一块内存中 。而绝对跳转时，反汇编 bl 33f00110 中的 33f00110 是 依据 pc 计算出来的，当 pc 扭转时，后果也会扭转，所以，称为绝对跳转，与以后地位无关。

B（BL）和 LDR 跳转范畴是如何规定的？

  下图为 B(BL）指令的格局
  BL 指令的[23,0]bits 寄存的是要跳转的绝对地址，因为指令所在地址必须是 4 字节对齐的，因而跳转的地址最低 bits 必然是 0，因而 BL 指令[23,0]bits 保留的是省略这最低 2bts 的地址，如果补全了这 2bits,BL 指令就能够示意 26bits 的跳转地址。在这 26bits 中须要应用 1bit 示意向前跳还是向后跳，那么剩下的 25bits 就能够示意 32 MBts 的范畴了，2²⁵=32M 因而，B（BL）指令的跳转范畴为 -32MBytes~+32MBytes。

  下图为 LDR 指令的格局


  图中的 LDR 的跳转范畴计算形式和 B 指令的相似，其中 Rn 和 Address_mode 独特形成第二个操作数的内存地址，由 Address_mode 的 9 种格局能够直到，Address_mode 示意的就是偏移地址的范畴大小，为 2 ¹²=4K。（不了解的能够比照下 ldr pc, [pc, #804] 和 Address_mode 的九种格局，很显著能够看出 Address_mode 就是以后地址的偏移范畴）

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