arm中 堆栈和堆栈指针什么意思,我是菜鸟 不要喷我,感谢啦,不要复制哦

arm中 堆栈和堆栈指针什么意思,我是菜鸟 不要喷我,感谢啦,不要复制哦,第1张

堆栈是在内存中开辟的一段特殊的存储空间,它可以实现数据的先入后出,用于保护中断时的中断现场。堆栈指针和其他指针一样,只是它指向的是堆栈地址。它始终指向栈底(这个你参考一下微机原理与汇编语言里相关内容就很好理解了)。如你往杯子装水,杯子空的时候,指针指在杯底,你往杯子装一些水后,指针自动指到水面上,倒水时是上面的先倒出。堆栈指针道理差不多。注意也有益处这个说法

堆(heap)和栈(stack)有什么区别简单的可以理解为:heap:是由malloc之类函数分配的空间所在地。地址是由低向高增长的。stack:是自动分配变量,以及函数调用的时候所使用的一些空间。地址是由高向低减少的。预备知识—程序的内存分配一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分1、栈区(stack)—由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其 *** 作方式类似于数据结构中的栈。2、堆区(heap)—一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。-程序结束后有系统释放4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。二、例子程序这是一个前辈写的,非常详细//maincppinta=0;全局初始化区charp1;全局未初始化区main(){intb;栈chars[]="abc";栈charp2;栈charp3="123456";123456在常量区,p3在栈上。staticintc=0;全局(静态)初始化区p1=(char)malloc(10);p2=(char)malloc(20);分配得来得10和20字节的区域就在堆区。strcpy(p1,"123456");123456放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。}二、堆和栈的理论知识21申请方式stack:由系统自动分配。例如,声明在函数中一个局部变量intb;系统自动在栈中为b开辟空间heap:需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数如p1=(char)malloc(10);在C++中用new运算符如p2=(char)malloc(10);但是注意p1、p2本身是在栈中的。22申请后系统的响应栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。堆:首先应该知道 *** 作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。23申请大小的限制栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。24申请效率的比较:栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度,也最灵活25堆和栈中的存储内容栈:在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。26存取效率的比较chars1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";chars2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的;而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的;但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。比如:#includevoidmain(){chara=1;charc[]="1234567890";charp="1234567890";a=c[1];a=p[1];return;}对应的汇编代码10:a=c[1];004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl11:a=p[1];0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]004010708A4201moval,byteptr[edx+1]004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。27小结:堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。堆和栈的区别主要分: *** 作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因针值读以上解释是从百度知道问答上转过来的,这两个概念模糊了很久,现在明白了为什么当时计算机专业开“数据结构”了,呵呵,有时间还要补补!

您好,在ARM中读取16位最快速的写法是使用LDRH指令。LDRH指令可以用来从内存中读取16位数据,它可以比其他指令更快地完成读取 *** 作。LDRH指令可以使用以下格式来实现:

LDRH Rd, [Rn, #imm]

其中,Rd是要读取的16位数据的目标寄存器,Rn是内存地址的源寄存器,#imm是要读取的内存地址的偏移量。

LDRH指令可以用来从内存中读取16位数据,并将其存储到指定的寄存器中。它可以比其他指令更快地完成读取 *** 作,因此可以提高程序的性能。此外,LDRH指令还可以用来从内存中读取8位数据,并将其存储到指定的寄存器中。

总之,LDRH指令是ARM中读取16位最快速的写法,它可以比其他指令更快地完成读取 *** 作,从而提高程序的性能。

Ftrace设计作为一个内部的tracer提供给系统的开发者和设计者,帮助他们弄清kernel正在发生的行为,它能够调式分析延迟和性能问题。对于前一章节,我们学习了Ftrace发展到现在已经不仅仅是作为一个function tracer了,它实际上成为了一个通用的trace工具的框架。

一方面已经从function tracer扩展到irqsoff tracer、preemptoff tracer;另一方面静态的trace event也成为trace的一个重要组成部分;通过前面两节的学习,我们知道了什么是ftrace,能够解决什么问题,从这章开始我们主要是学习,怎么去使用ftreace解决问题。

ftrace 通过 debugfs 向用户态提供访问接口。配置内核时激活 debugfs 后会创建目录 /sys/kernel/debug ,debugfs 文件系统就是挂载到该目录。要挂载该目录,需要将如下内容添加到 /etc/fstab 文件:

或者可以在运行时挂载:

激活内核对 ftrace 的支持后会在 debugfs 下创建一个 tracing 目录 /sys/kernel/debug/tracing 。该目录下包含了 ftrace的控制和输出文件

其中重点关注以下文件:

查看当前的跟踪器current_tracer ,可以echo选择:

trace使能

tracing_on :是否往循环buffer写跟踪记录,可以echo设置

trace过滤器选择(可选)

trace数据读取

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所以对于ftrace的三步法为:

12 function trace实例

function,函数调用追踪器, 跟踪函数调用,默认跟踪所有函数,如果设置set_ftrace_filter, 则跟踪过滤的函数,可以看出哪个函数何时调用。

Disable tracer:

设置 tracer 类型为 function:

set_ftrace_filter 表示要跟踪的函数,这里我们只跟踪 dev_attr_show 函数:

Enable tracer:

提取trace结果:

从上图可以看到 function trace 一个函数的方法基本就是三板斧:

function 跟踪器可以跟踪内核函数的调用情况,可用于调试或者分析 bug ,还可用于了解和观察 Linux 内核的执行过程。同时ftrace允许你对一个特定的进程进行跟踪,在/sys/kernel/debug/tracing目录下,文件set_ftrace_pid的值要更新为你想跟踪的进程的PID。

13 function_graph Trace 实例

function_graph 跟踪器则可以提供类似 C 代码的函数调用关系信息。通过写文件 set_graph_function 可以显示指定要生成调用关系的函数,缺省会对所有可跟踪的内核函数生成函数调用关系图。

函数图跟踪器对函数的进入与退出进行跟踪,这对于跟踪它的执行时间很有用。函数执行时间超过10微秒的标记一个“+”号,超过1000微秒的标记为一个“!”号。通过echo function_graph > current_tracer可以启用函数图跟踪器。

与 function tracer 类似,设置 function_graph 的方式如下:

设置 tracer 类型为 function_graph:

set_graph_function 表示要跟踪的函数:

捕捉到的 trace 内容:

我们跟踪的是 __do_fault 函数,但是 function_graph tracer 会跟踪函数内的调用关系和函数执行时间,可以协助我们确定代码执行流程。比如一个函数内部执行了很多函数指针,不能确定到底执行的是什么函数,可以用 function_graph tracer 跟踪一下。

需要注意:

对于不调用其它函数的函数,其对应行以“;”结尾,而且对应的 DURATION 字段给出其运行时长;

对于调用其它函数的函数,则在其“}”对应行给出了运行时长,该时间是一个累加值,包括了其内部调用的函数的执行时长。DURATION 字段给出的时长并不是精确的,它还包含了执行 ftrace 自身的代码所耗费的时间,所以示例中将内部函数时长累加得到的结果会与对应的外围调用函数的执行时长并不一致;不过通过该字段还是可以大致了解函数在时间上的运行开销的。

14 wakeup

wakeup tracer追踪普通进程从被唤醒到真正得到执行之间的延迟。

non-RT进程通常看平均延迟。RT进程的最大延迟非常有意义,反应了调度器的性能

trace event 就是利用 ftrace 框架,实现低性能损耗,对执行流无影响的一种信息输出机制。相比 printk,trace event:

22 使用实例

上面提到了 function 的 trace,在 ftrace 里面,另外用的多的就是 event 的 trace,我们可以在 events 目录下面看支持那些事件:

上面列出来的都是分组的,我们可以继续深入下去,譬如下面是查看 sched 相关的事件

对于某一个具体的事件,我们也可以查看:

上述目录里面,都有一个 enable 的文件,我们只需要往里面写入 1,就可以开始 trace 这个事件。譬如下面就开始 trace sched_wakeup 这个事件

我们也可以 trace sched 里面的所有事件

查看函数调用栈

查看函数调用栈是内核调试最最基本得需求,常用方法:

trace 函数的时候,设置 echo 1 > options/func_stack_trace 即可在 trace 结果中获取追踪函数的调用栈。

以 dev_attr_show 函数为例,看看 ftrace 如何帮我们获取调用栈:

如何跟踪一个命令,但是这个命令执行时间很短

我们可以设置ftrace过滤器控制相关文件:

如果这时候问:如何跟踪某个进程内核态的某个函数?

答案是肯定的,将被跟踪进程的 pid 设置到 set_event_pid/set_ftrace_pid 文件即可。

但是如果问题变成了,我要调试 kill 的内核执行流程,如何办呢?

因为 kill 运行时间很短,我们不能知道它的 pid,所以就没法过滤了。

调试这种问题的小技巧,即 脚本化,这个技巧在很多地方用到:

如何跟踪过滤多个进程?多个函数?

用法为: echo xxx >> set_ftrace_filter ,例如,先设置 dev_attr_ :

再将 ip_rcv 追加到跟踪函数中:

基于模块过滤

格式为: : : ,例如,过滤 ext3 module 的 write 函数:

从过滤列表中删除某个函数,使用“感叹号”

感叹号用来移除某个函数,把上面追加的 ip_rcv 去掉:

我们可以手工 *** 作/sys/kernel/debug/tracing路径下的大量的配置文件接口,来使用ftrace的强大功能。但是这些接口对普通用户来说太多太复杂了,我们可以使用对ftrace功能进行二次封装的一些命令来 *** 作。

trace-cmd就是ftrace封装命令其中的一种。该软件包由两部分组成

下载编译ARM64 trace-cmd方法:

先通过 record 子命令将结果记录到 tracedat,再通过 report 命令进行结果提取。命令解释:

在很有情况下不能使用函数追踪,需要依赖 事件追踪 的支持,例如:

42 kernelshark图形化分析数据

trace-cmd report主要是使用统计的方式来找出热点。如果要看vfs_read()一个具体的调用过程,除了使用上一节的trace-cmd report命令,还可以使用kernelshark图形化的形式来查看,可以在板子上使用trace-cmd record 记录事件,把得到的tracedata放到linux 桌面系统,用kernelshark打开,看到图形化的信息

这个意思就是执行完主函数后进行死循环,你贴的程序太短了 前后文不知道

ARM指令中是没有RESET的,你看看是不是个标号什么的。发一个关于RESET的代码上来吧,要不实在不理解

不同的编译器对C 函数的处理不同,如armcc和gcc就有很多不同,从你的代码来看,应该使用的是armcc编译器;

应注意到代码中涉及两次返回:函数返回和中断返回;

进入中断后,lr寄存器保存的是中断函数的返回地址,因此中断返回时出栈时将该返回地址赋给PC即可,这一点比较好理解;

但函数返回的问题比较复杂:

1为什么不使用BL来调用C函数?

因为bl 指令跳转范围有限(好像4M左右吧),但bl指令可以将返回地址保存在lr中,当然,如果你的跳转范围不大,也可使用BL,则不需要ldr lr, =int_return 。

;而“ldr pc, =EINT_Handle”跳转范围为4G,但不会保存返回地址。

2 C函数使用 ldr pc, lr来实现返回,所以lr应预先保存好返回地址,即ldr lr, =int_return

1,你如果用C语言编程的话,堆栈跟你见不着面,编译器会处理,何来定义堆栈之说?

2,你如果是用汇编和C混合编程的话你就只能用约定俗成的SP寄存器,

3,如果只用ARM汇编的话,在汇编代码里你可以随便用任何寄存器来充当堆栈的角色,无非就是在程序初始化时将哪个寄存器赋一个地址,然后你把这个寄存器当作栈指针寄存器,进行压栈和出栈 *** 作时来改变或恢复这个寄存器的值,这样一来就完成了在汇编代码里的 *** 作堆栈的功能。但是在汇编代码里最重要的是要能做到恢复现场,有一个寄存器没恢复的话整个程序就会出错,还有你不用SP的话就不能用PUSH和POP指令,直接 *** 作你要拿来当堆栈指针的寄存器就OK。

4,对于堆栈的理解问题,堆栈是一种抽象数据容器,即包括 *** 作的数据结构,相当于C++中的类的概念,但还是有区别,无非就是划定一块内存区,定义任何数据想要在这块内存区存取都要遵守先进后出的规则,而INTEL和ARM的CPU架构里都有一个物理寄存器SP用来充当指向堆栈(你划定的那块内存区)的栈顶指针,在C语言里要实现堆栈这样的数据类型,就要用你定义的变量来充当栈顶指针,但在汇编里,就是SP了。

为了这个5分,我可没少写呀。

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