[C] stack frame and frame pointer

定義:
stack frame(堆疊框架): 一個函式所包含的堆疊區塊
frame pointer:用來界定 stace frame 位置(的暫存器

目的:
可利用frame pointer與相對定址存取函式中的變數與參數

實驗:
使用online compiler( https://gcc.godbolt.org/ ),
翻譯成組語，來查看frame pointer的操作

C:

void caller(void){

int a, b, c;

a=99;

b=123;

c = add(a, b);

}

int add(int a, int b){

int c[1];

c[0] = a;

    return c[0] + b;

}

assembly:

caller():

----------------------------------------------------------------------------- prologue

Audio $sp, $sp, -48 #expand stack

sw $31,44($sp) #push ra

sw $fp,40($sp) #push fp (fp代表函式開頭時的堆疊)

move $fp,$sp # fp = ra

----------------------------------------------------------------------------- body

li $2,99 # 0x63

sw $2,24($fp) #利用fp及相對定址將a存到stack中(sp已經指到後面了，用起來不方便)

li $2,123

sw $2,28($fp)

lw $5,28($fp)

lw $4,24($fp) #add的參數(為副本), 放在堆疊上

jal add(int, int) #呼叫add()

nop

---------------------------------------------------------------------------- eplilogue(動作與prologue相反)

sw $2,32($fp)

nop

move $sp,$fp #回復 sp

lw $31,44($sp) #回復ra

lw $fp,40($sp) #回復fp

addiu $sp,$sp,48 #回復sp

j $31 #return

nop

add(int, int):

addiu $sp,$sp,-24 #expand stack

sw $fp,20($sp) #push fp

move $fp,$sp #fp = ra

sw $4,24($fp) #參數 b(利用fp存取caller的參數)

sw $5,28($fp) #參數 a

lw $2,24($fp)

nop

sw $2,8($fp)

lw $3,8($fp)

lw $2,28($fp)

nop

addu $2,$3,$2

move $sp,$fp

lw $fp,20($sp)

addiu $sp,$sp,24

j $31

nop

重點:

1. frame pointer的作用

2. prologue 與 eplilogue的動作，包含:  ra, fp, sp的處理

reference:

MIPS calling conversion