ARM汇编器所支持的伪指令浅析

10.2 ARM汇编器所支持的伪指令
　　ARM汇编器支持ARM伪指令，这些伪指令在汇编阶段被翻译成ARM或者Thumb（或Thumb-2）指令（或指令序列）。ARM伪指令包含ADR、ADRL、MOV32和LDR。
　　· ADR伪指令装载程序相关（program-relative）或寄存器相关（register-relative）地址（小范围地址）到寄存器。
　　· ADRL伪指令装载程序相关（program-relative）或寄存器相关（register-relative）地址（中等范围地址）到寄存器。
　　· MOV32装载32位常数或地址到寄存器（ARMv6T2体系结构及以上版本支持）。
　　· LDR装载32位常数或地址到寄存器（所有ARM版本均支持）。
　　10.2.1 ADR伪指令
　　（1）语法格式
　　ADR为小范围地址读取伪指令。ADR伪指令将基于PC相对偏移地址或基于寄存器相对偏移地址值读取到寄存器中，当地址值是字节对齐时，取值范围为−255～255，当地址值是字对齐时，取值范围−1020～1020。当地址值是16字节对齐时其取值范围更大。
　　语法格式如下。
　　ADR{cond}{.W} register，label
　　① cond
　　可选的指令执行条件。
　　② .W
　　可选项。指定指令宽度（Thumb-2指令集支持）。
　　③ register
　　目标寄存器。
　　④ label
　　基于PC或具有寄存器的表达式。
　　（2）使用说明
　　ADR被汇编器编译成一条指令。汇编器通常使用ADD或SUB指令来实现伪操作的地址装载功能。如果不能用一条指令来实现ADR伪指令的功能，汇编器将报告错误。
　　（3）示例
　　LDR r4，=data+4*n ;n是汇编时产生的变量
　　; code
　　MOV pc，lr
　　data DCD value0
　　; n-1条 DCD 伪操作
　　DCD valuen ;所要装载入r4的值
　　;更多 DCD 伪操作
　　10.2.2 ADRL伪指令
　　（1）语法格式
　　ADRL为中等范围地址读取伪指令。ADRL伪指令将基于PC相对偏移的地址或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，当地址值是字节对齐时，取值范围为−64KB～64KB，当地址值是字对齐时，取值范围为−256KB～256KB。当地址值是16字节对齐时，其取值范围更大。在32-bit的Thumb-2指令中，地址取值范围到达±1MB。
　　注意ADRL只能用在ARM汇编或Thumb－2汇编中，Thumb汇编器不支持ADRL伪指令。
　　语法格式如下。
　　ADRL{cond} register，label
　　① cond
　　可选的指令执行条件。
　　② register
　　目标寄存器。
　　③ label
　　基于PC或具体寄存器的表达式。
　　（2）使用说明
　　ADRL伪指令与ADR伪指令相似，用于将基于PC相对偏移的地址或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。所不同的是ADRL伪指令比ADR伪指令可以读取更大范围的地址。这是因为在编译阶段，ADRL伪指令被编译器换成两条指令。即使一条指令可以完成该操作，编译器也将产生两条指令，其中一条为多余指令。如果汇编器不能在两条指令内完成操作，将报告错误，中止编译。
　　注意如果使用ADRL伪指令装载标号地址，那么被装载的标号必须和伪指令ADRL在同一个段中。
　　10.2.3 MOV32伪指令
　　（1）语法格式
　　MOV32伪指令装载一个32位常数或地址到寄存器。
　　与ADR和ADRL指令不同，MOV32伪指令装载的地址是位置相关地址。
　　语法格式如下。
　　MOV32{cond} register，expr
　　① cond
　　可选的指令执行条件。
　　② register
　　目标寄存器。
　　③ expr
　　表达式，可以是下面几种形式。
　　· symbol：程序中定义的标号地址。
　　· constant：任意32-bit的常数。
　　· symbol+constant：地址标号加32-bit常数。
　　（2）使用说明
　　一般情况下汇编器将一条MOV32伪指令翻译成一对MOV和MOVT指令。这样任何32-bit常量都可以被装载到寄存器。
　　注意通过这种方法装载的程序地址是在程序链接时由链接器确定的，是位置相关地址。
　　10.2.4 LDR伪指令
　　（1）语法格式
　　LDR伪指令装载一个32-bit常数和一个地址到寄存器。
　　语法格式如下。
　　LDR{cond}{.W} register，=［expr|label-expr］
　　① cond
　　可选的指令执行条件。
　　② .W
　　可选项。指定指令宽度（Thumb-2指令集支持）。
　　③ register
　　目标寄存器。
　　④ expr
　　32位常量表达式。汇编器根据expr的取值情况，对LDR伪指令做如下处理。
　　· 当expr表示的地址值没有超过MOV或MVN指令的地址取值范围时，汇编器用一对MOV和MVN指令代替LDR指令。
　　· 当expr表示的指令地址值超过了MOV或MVN指令的地址范围时，汇编器将常数放入数据缓存池，同时用一条基于PC的LDR指令读取该常数。
　　⑤ label-expr
　　一个程序相关或声明为外部的表达式。汇编器将label-expr表达式的值放入数据缓存池，使用一条程序相关LDR指令将该值取出放入寄存器。
　　当label-expr为声明为外部的表示式时，汇编器将在目标文件中插入链接重定位伪操作，由链接器在链接时生成该地址。
　　（2）使用说明
　　当要装载的常量超出了MOV或MVN指令的范围时，使用LDR指令。
　　由LDR指令装载的地址是绝对地址，即PC相关地址。
　　当要装载的数据不能由MOV或MVN指令直接装载时，该值要先放入数据缓存池，此时LDR伪指令处的PC值到数据缓存池中目标数据所在地址的偏移量有一定限制。ARM或32-bit的Thumb-2指令中该范围是±4KB，Thumb或16-bit的Thumb-2指令中为0～1KB。
　　（3）示例
　　① 将常数0xff0读到r1中。
　　LDR r3，=0xff0 ;
　　相当于下面的ARM指令：
　　MOV r3，#0xff0
　　② 将常数0xfff读到r1中。
　　LDR r1，=0xfff ;
　　相当于下面的ARM指令：
　　LDR r1，［pc，offset_to_litpool］
　　。..
　　litpool DCD 0xfff
　　③ 将place标号地址读入r1中。
　　LDR r2，=place ;
　　相当于下面的ARM指令：
　　LDR r2，［pc，offset_to_litpool］
　　。..
　　litpool DCD place