汇编语言LDR指令和LDR伪指令详解

LDR指令和LDR伪指令详解

ARM32位指令的构成

ARM是RISC结构，数据从内存到CPU之间的移动只能通过LDR/STR指令来完成。 32bit = 指令码 + 数据。所以32bit的一条指令不可能表示再带一个32bit的数据，实际只有其中的12bit来表示立即数，其中4bit表示移位的位数(循环右移，且数值x2)，8bit用来表示要移位的一个基数。这就产生了非法立即数和合法立即数的问题，经过移位操作，不为零的部分不能用8bit表示的数就是非法立即数。ldr伪指令就是用来解决非法立即数问题的。

ldr指令和ldr伪指令的使用区别：

ldr r0, =0xFFF0 @伪指令
ldr r0, 0xFFFF @指令
直观的区别就是ldr伪指令使用时，后面的数据前会有"="，实际使用时，大部分都使用伪指令，这样就不用考虑合法和非法立即数的问题。在编译的时候，编译器会将ldr伪指令进行替换，用文字池的方式来解决非法立即数的问题。文字池就是划分出一段地址空间用来存放常量或者地址，需要时用基址+变址的方式去取数据，这样就不用受到合法立即数的限制，可以表示32bit的数据。例如：
汇编源代码：
_start:
ldr r0, =0x11111111
经过反汇编：
00000000 <_start>:
0: e59f009c ldr r0, [pc, #156] ; a4 <delay_loop+0x10>
·
·
·
98: e1520003 cmp r2, r3
9c: 1afffffc bne 94 <delay_loop>
a0: e1a0f00e mov pc, lr
a4: 11111111 tstne r1, r1, lsl r1
分析：
通过反汇编可以看到，ldr伪指令被一条寄存器基址变址指令给替代了。其中以pc为基址，偏移156个字节（16进制是0x9c）。这条指令的作用是将内存地址"pc + 156"开头的4个字节读取到r0中，此时pc的值等于当前执行指令的地址+8(因为流水线的原因)，因此pc + 156 = 0xa4，而0xa4地址处存的值刚好是0x11111111。这样就完成了将0x11111111加载到r0。

补充1：

RAM处理器存在流水线，目前已经有十几级流水线，但是ARM为了兼容，无论Soc有多少级流水线，PC的值都是等于当前指令地址 + 8。PC = 当前指令地址 + 8， 记住就行。

补充2：

汇编语言ldr伪指令

伪指令是用来自动拆分代码值的，会把一条语句拆分成多条语句。

示例：

/* 汇编点亮一个 LED 灯 */

.text
.global _start

_start:
    ldr r1, =0x56000050
    ldr r0, =0x100  /* 相当于 mov r0, #0x100 */
    str r0, [r1]

    ldr r1, =0x56000054
    ldr r0, =0 /* mov r0, #0 */
    str r0, [r1]

halt:
    b halt

ldr r1, =0x56000054就是一条伪指令，假设我们想把56000054值给r1寄存器，可以用 mov r1, #56000050 ，
但是长度超出了mov 能接收的长度，就要分为高低字节去发送，但是在某些时候我们还要去看开放文档，才能知道
或者没有开发文档，那就让伪指令自己去判断。