iOS之ARM64匯編

iOS的程序都是跑在ARM架構(gòu)的機器上,所以iOS的匯編用到的就是ARM匯編

對于iOS開發(fā)匯編的分類:

  1. x86匯編 模擬器
  2. ARM64/ARM32匯編 真機64位/真機32位,目前真機大多數(shù)都是64位。

ARM64匯編三個重要概念:

  1. 寄存器
    ARM64 有34個寄存器,包括31個通用寄存器、SP、PC、CPSR。
(lldb) register read
General Purpose Registers:
        x0 = 0x000000012c025350
        x1 = 0x000000012c025350
        x2 = 0x000000000000000d
        x3 = 0x0000000000000000
        x4 = 0x000000016f43dab8
        x5 = 0x0000000000000040
        x6 = 0x0000000000000000
        x7 = 0x0000000000000d20
        x8 = 0x00000001009cd688  (void *)0x00000001009cd790: LGPerson
        x9 = 0x56f24077b16c00de
       x10 = 0x000000012c025350
       x11 = 0x00000000000007fb
       x12 = 0x00000000000007fd
       x13 = 0x0000000000000000
       x14 = 0x000000008afee000
       x15 = 0x00000000000003dc
       x16 = 0x00000001aa01d4e8  libobjc.A.dylib`objc_autoreleasePoolPop
       x17 = 0x000000000ae00000
       x18 = 0x0000000000000000
       x19 = 0x0000000000000000
       x20 = 0x000000012be04110
       x21 = 0x00000001efcaf000  
       x22 = 0x00000001e1bb3984  
       x23 = 0x0000000000000001
       x24 = 0x0000000000000001
       x25 = 0x00000001e71bf690  CoreFoundation`__NSArray0__struct
       x26 = 0x000000012be0b130
       x27 = 0x00000001efc2e000  
       x28 = 0x00000001e1bbcfae  
        fp = 0x000000016f43dc60
        lr = 0x00000001009c5bac  001-alloc&init探索`-[ViewController viewDidLoad] + 76 at ViewController.m:28:5
        sp = 0x000000016f43dc30
        pc = 0x00000001009c5bb4  001-alloc&init探索`-[ViewController viewDidLoad] + 84 at ViewController.m:30:20
      cpsr = 0x60000000
  • 通用寄存器:x0~x28(64位的) (w0~w28(32位)對應(yīng)的的x0~x28的低32位) ,x0~x7一般是用來存儲函數(shù)的參數(shù),更多參數(shù),則用堆棧來傳遞,x0一般用作函數(shù)的返回值
  • PC: 程序計數(shù)器:存儲著當(dāng)前執(zhí)行的指令
  • FP: x29保存棧幀地址(棧底指針)
  • SP:保存棧指針,使用 SP/WSP來進(jìn)行對SP寄存器的訪問
  • CPSR:狀態(tài)寄存器
    NZCV是狀態(tài)寄存器的條件標(biāo)志位,分別代表運算過程中產(chǎn)生的狀態(tài),其中:
    N, negative condition flag,一般代表運算結(jié)果是負(fù)數(shù)
    Z, zero condition flag, 指令結(jié)果為0時Z=1,否則Z=0;
    C, carry condition flag, 無符號運算有溢出時,C=1。
    V, oVerflow condition flag 有符號運算有溢出時,V=1。
  • LR:通常稱X30為程序鏈接寄存器,保存子程序結(jié)束后需要執(zhí)行的下一條指令
    每個寄存器的大小都是8字節(jié)的
  • wzr:32位零寄存器
  • xzr:64位零寄存器
  1. 指令
MOV    X1,X0         ;將寄存器X0的值傳送到寄存器X1
ADD    X0,X1,X2     ;寄存器X1和X2的值相加后傳送到X0
SUB    X0,X1,X2     ;寄存器X1和X2的值相減后傳送到X0

AND    X0,X0,#0xF    ; X0的值與0xF相位與后的值傳送到X0
ORR    X0,X0,#9      ; X0的值與9相位或后的值傳送到X0
EOR    X0,X0,#0xF    ; X0的值與0xF相異或后的值傳送到X0

LDR    X5,[X6,#0x08]        ;ld:load; X6寄存器加0x08的和的地址值內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到X5
LDP  x29, x30, [sp, #0x10]    ; ldp :load pair ; 一對寄存器, 從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)到寄存器

STR X0, [SP, #0x8]         ;st:store,str:往內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)(偏移值為正); X0寄存器的數(shù)據(jù)傳送到SP+0x8地址值指向的存儲空間
STUR   w0, [x29, #-0x8]   ;往內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)(偏移值為負(fù))
STP  x29, x30, [sp, #0x10]    ;store pair,存放一對數(shù)據(jù), 入棧指令

CBZ  ;比較(Compare),如果結(jié)果為零(Zero)就轉(zhuǎn)移(只能跳到后面的指令)
CBNZ ;比較,如果結(jié)果非零(Non Zero)就轉(zhuǎn)移(只能跳到后面的指令)
CMP  ;比較指令,相當(dāng)于SUBS,影響程序狀態(tài)寄存器CPSR 

B   ;跳轉(zhuǎn)指令,可帶條件跳轉(zhuǎn)與cmp配合使用
BL  ;帶返回的跳轉(zhuǎn)指令, 返回地址保存到LR(X30)
BLR  ; 帶返回的跳轉(zhuǎn)指令,跳轉(zhuǎn)到指令后邊跟隨寄存器中保存的地址(例:blr    x8 ;跳轉(zhuǎn)到x8保存的地址中去執(zhí)行)
RET   ;子程序返回指令,返回地址默認(rèn)保存在LR(X30)
  • ret:函數(shù)返回,相當(dāng)于return
  • mov:數(shù)據(jù)傳輸指令
    mov 目的寄存器 被操作數(shù),被操作數(shù)可以是變量,也可以是寄存器
    例如 mov x0 ,#0x08 或者 mov x0, x1
  • add: 相加后存儲到目標(biāo)寄存器
    例如 :
mov x1 ,#0x09
mov x2 ,#0x010
add x0, x1 ,x2 //x0 = x1 + x2
  • sub:相減,與add類似
mov x1 ,#0x09
mov x2 ,#0x010
sub x0, x1 ,x2 //x0 = x1 - x2
  • cmp:操作數(shù)1,操作數(shù)2
    比較的結(jié)果放在cpsr中
mov x1 ,#0x09
mov x2 ,#0x010
cmp x1, x2 //將x1-x2的結(jié)果放到cpsr狀態(tài)寄存器中
  • b 指令 跳轉(zhuǎn)指令 相當(dāng)于goto
b myCode //跳轉(zhuǎn)到myCode
  • b指令帶條件
    條件域:EQ:相等、NE:不等于、GE:大于等于、LE:小于等于、GT:大于、LT:小于
mov x1 ,#0x09
mov x2 ,#0x010
cmp x1, x2
beq myCode//結(jié)果相等,即cpsr的z位的值為1時,跳轉(zhuǎn)到myCode
  • bl指令:帶返回的跳轉(zhuǎn)指令(函數(shù)調(diào)用的匯編代碼跳轉(zhuǎn)實現(xiàn))
mov x1 ,#0x09
mov x2 ,#0x010
cmp x1, x2
bleq myCode//結(jié)果相等,即cpsr的z位的值為1時,跳轉(zhuǎn)到myCode
mov x8 ,#0x09 //myCode執(zhí)行完會返回到這
  • ldr指令,從內(nèi)存中加載數(shù)據(jù)
    例如:
ldr/ldur x0, [x1] //將x1存儲的地址指向的值存入到x0,x1如果為不存在的地址值,就會報錯,野指針
ldr x0, [x1, #0x04] //將x1存儲的地址值加上0x04后的新地址值指向的值存入到x0
  • ldp指令,從內(nèi)存中加載數(shù)據(jù),放在一對寄存器中
    例如:
ldp w0,w1, [x2] //將x2存儲的地址指向的值存入到w0、w1,前4字節(jié)存放在w0,后4字節(jié)放在w1
  • str/stur指令,往內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)
    例如:
str x0, [x2] //將x0的數(shù)據(jù),寫入到x2地址指向的內(nèi)存中
  • stp 存放一對數(shù)據(jù), 入棧指令
    例如
stp x29, x30, [sp, #0x10]  //將x29中的值寫入到sp偏移0x10后的地址指向的內(nèi)存的前8個字節(jié),x30寫入后面8個字節(jié)
  1. 堆棧
    對應(yīng)寄存器:
  • FP: x29保存棧幀地址(棧底指針)
  • LR:通常稱X30為程序鏈接寄存器,保存子程序結(jié)束后需要執(zhí)行的下一條指令
    每個寄存器的大小都是8字節(jié)的
    函數(shù)的分類:
  • 葉子函數(shù),內(nèi)部不再調(diào)用其他函數(shù)的函數(shù),匯編代碼如下:
    對應(yīng)的c代碼:
void test(){
    int a = 2;
    int b = 3;
}

匯編代碼

_test:                                  ; @test
    .cfi_startproc
; %bb.0:
    sub sp, sp, #16             ; =16,sp棧頂指針上移16個字節(jié)
    .cfi_def_cfa_offset 16
    mov w8, #2 ;將2存入w8寄存器
    str w8, [sp, #12] ;將w8寄存器的數(shù)據(jù)存入到sp下移12個字節(jié)的所在位置下面的4字節(jié)
    mov w8, #3 ;將3存入w8寄存器
    str w8, [sp, #8] ;將w8寄存器的數(shù)據(jù)存入到sp下移8個字節(jié)的所在位置下面的4字節(jié)
    add sp, sp, #16             ; =16,sp棧頂指針下移16個字節(jié),恢復(fù)到初始位置
    ret
    .cfi_endproc
  • 非葉子函數(shù),除了葉子函數(shù),其他函數(shù)叫非葉子函數(shù)
    對應(yīng)的c代碼:
void test(){
    int a = 2;
    int b = 3;
}

void testh(){
    test();
    int a = 4;
    int b = 5;
}

匯編代碼

_test:                                  ; @test,與上面的test一致
    .cfi_startproc
; %bb.0:
    sub sp, sp, #16             ; =16
    .cfi_def_cfa_offset 16
    mov w8, #2
    str w8, [sp, #12]
    mov w8, #3
    str w8, [sp, #8]
    add sp, sp, #16             ; =16
    ret
    .cfi_endproc
                                        ; -- End function
    .globl  _testh                  ; -- Begin function testh
    .p2align    2
_testh:                                 ; @testh,非葉子函數(shù)
    .cfi_startproc
; %bb.0:
    sub sp, sp, #32             ; =32 ,開辟32字節(jié)棧空間
    stp x29, x30, [sp, #16]     ; 16-byte Folded Spill,在一開始分配的32字節(jié)空間上,給fp(x29)寄存器,lr(x30)寄存器各分配8字節(jié)的空間
    add x29, sp, #16            ; =16,將fp寄存器指向棧底向上偏移16字節(jié)位置,即存儲fp和lr寄存器后剩余的空間。
    .cfi_def_cfa w29, 16
    .cfi_offset w30, -8
    .cfi_offset w29, -16
    bl  _test  ;跳轉(zhuǎn)到test
    mov w8, #4  ;給a,b兩個變量分配內(nèi)存空間,在剩余的16字節(jié)空間上分配,與test類似
    stur    w8, [x29, #-4]
    mov w8, #5
    str w8, [sp, #8]
    ldp x29, x30, [sp, #16]     ; 16-byte Folded Reload,讀取fp,lr
    add sp, sp, #32             ; =32,收回函數(shù)調(diào)用棧空間
    ret
    .cfi_endproc
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