返回寄存器中的结构 - GCC 中的 ARM ABI

Question

在 ARM ABI 文档中，我遇到了如下定义的函数：

__value_in_regs struct bar foo(int a, int b) {
    ...
}

但 GCC(4.3.3) 不允许这样做，我能找到的只是对某些 RealView 编译器的引用。 GCC 有什么办法可以做到这一点吗？

我尝试过 -freg-struct-return 但没有什么区别。由于它是 ABI，我无法更改原始程序，并且返回常规结构会破坏堆栈。

如果可以避免的话，我宁愿不使用汇编，因为否则没有必要。

谢谢！

Answer 1

根据请求作为答案发布：

如果您必须生成一个可以与您的编译器不支持的 ABI 一起使用的二进制文件，那么您就会遇到麻烦。在 C 中您无能为力。在这种情况下，您需要依靠汇编语言编程并执行必要的调用。有两种可能性：

1. 从您的二进制文件调用另一个二进制文件的 ABI。
2. 从其他二进制文件调用您的二进制文件的 ABI。

这两个问题的解决方法类似。要从代码中调用，您需要在程序集中创建填充函数，这些函数围绕调用约定进行调整以匹配外部 ABI，然后从那里调用外部函数。与 C 代码的区别在于，现在要进行外部调用，您需要调用内部汇编例程，它会执行外部调用所需的任何操作，然后将返回值以您的 C 代码可以理解的格式放回，然后返回。

为了支持从外部二进制文件调用您的代码，您可以做同样的事情，但方向相反。二进制文件的入口点将是一些小的汇编例程，它将外部 ABI 转换为 C 代码可以理解的格式，调用内部函数，然后将返回值放回到外部代码可以理解的格式，然后返回。

恐怕有时没有好的解决方案。

Answer 2

您可以使用“long long”对两个寄存器执行此操作，如本页中给出的“ARM 体系结构的过程调用标准”链接中指定的那样。

long long test(uint32_t a, uint32_t b, uint32_t c, uint32_t d)
{
    long long ret;
    ret = a+b;
    ret <<= 32;
    ret |= c + d;
    return ret;
}

将被简单地编译为：

0002dbb8 <test>:
2dbb8:       1841            adds    r1, r0, r1
2dbba:       18d0            adds    r0, r2, r3
2dbbc:       4770            bx      lr

和 ret & 0xFFFFFFFF 和 ret>>调用函数中的 32 将被 r0 和 r1 无缝替换。

甚至可以通过使用“Containerized
矢量”：

typedef uint32_t uint32x4_t __attribute__ ((vector_size (16)));

uint32x4_t test2(uint32_t a, uint32_t b, uint32_t c, uint32_t d)
{
    uint32x4_t ret = { a + 1, b + 2, c + 3, d + 4};
    // to access elements: ret[0], ret[1], ...
    return ret;
}

编译为：

0002dbb8 <test2>:
2dbb8:       3001            adds    r0, #1
2dbba:       3102            adds    r1, #2
2dbbc:       3203            adds    r2, #3
2dbbe:       3304            adds    r3, #4
2dbc0:       4770            bx      lr

请注意，它在上面的文档中被引用为 SIMD/NEON 功能，但我只是在 Thumb 模式下的 Cortex M0 上实现了它，没有 NEON 支持。

Answer 3

“ARM 架构的过程调用标准”
具体地说（第 5.4 节：结果返回）：

“在 R0 中返回不大于 4 字节的复合类型。”

“大于 4 个字节的复合类型...存储在内存中，调用函数时作为额外参数传递的地址...。”

我知道某些 CPU 有几种不同的“标准”ABI。
但我的印象是，几乎所有 ARM 编译器都使用相同的 ABI。

您是否有任何证据表明 GCC 不使用此标准 ABI？

您介意发布一个链接，指向与此标准 ABI 不同的 ARM ABI 上的任何信息（调用方或被调用方或两者使用的 ABI）吗？

Answer 4

我不确定这是否有效，但您可以尝试使用 pcs 功能属性：

struct bar foo(int a, int b) __attribute__((pcs("aapcs")));
struct bar foo(int a, int b) {
    ...
}