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    ; 0x033f00114:    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2¹²=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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