Mips下仿照编译器实现C++成员函数调用 --30 May 2015
环境
32位MIPS平台，采用O32的ABI,linux操作系统，GCC编译器
需求
我们准备好C++对象的this指针，对象成员函数指针,对象的参数，然后模拟编译器来填充好参数并调用该对象成员函数. 需要注意，对象不固定，成员函数不固定，成员函数的参数个数以及类型都不固定.
MIPS的一些约定
MIPS寄存器的约定
MIPS的O32标准ABI函数调用的约定
- 输入参数要依次填充寄存器a0, a1, a2, a3,如果还有参数则需要填充到栈上
- 调用函数在调用被调用函数时候,需要为被调函数预留16字节的栈上空间以备被调函数存储a0,a1,a2和a3的值,所以a0,a1,a2,a3寄存器放不下的参数需要放在被调函数的栈帧+16字节以上的空间
- 输入参数的填充时候要遵守对齐原则,比如参数依次为int, long long那么int放在a0,long long放在a2,a3寄存器而不是a1, a2寄存器
实现
我们这里的实现机制是，把所有参数按照４字节分割，比如long long需要分割成两个4字节，然后我们把这个一一个分割后的4字节的数据按照MIPS O32的ABI的约定填充到指定寄存器和栈上，然后再调用该函数即可.
处理对齐
我们需要分析每种参数类型到底是4字节对齐还是8字节对齐等等，然后根据不同的对齐确定参数寄存器和栈的对齐
代码实现
我们以一个VARIANT结构体为例，对于其他类型可以做同样的处理
#define DWORD 4
#define __ASM_CFI(str) str
#define __ASM_DEFINE_FUNC(name,suffix,code) asm(".text\n\t.align 4\n\t.globl " #name suffix "\n\t.type " #name suffix ",@function\n" #name suffix ":\n\t.cfi_startproc\n\t" code "\n\t.cfi_endproc\n\t.previous");
#define __ASM_GLOBAL_FUNC(name,code) __ASM_DEFINE_FUNC(name,"",code)
typedef intptr_t (CALLBACK *FARPROC)();
extern "C" uintptr_t CDECL call_method(void *func, int nb_args, const unsigned int *args, int nb_fargs, const double* fargs);
__ASM_GLOBAL_FUNC( call_method,
".set noreorder\r\n"
".set arch=mips3\r\n"
"sw $16,-28($29)\r\n" // $16压栈
"sw $17,-32($29)\r\n" // $16压栈
"move $16, $29\r\n" // store $29
"sll $17, $5, 2\r\n"
"and $17, $17,0xffffff80\r\n"
"addiu $17, $17, 256\r\n" // stack size
"subu $29,$29,$17\r\n"
"sw $31,-4($16)\r\n" //将返回地址压入堆栈
"sw $30,-8($16)\r\n" //将fp压入堆栈
"sdc1 $f12,-16($16)\r\n" //将f12到f15寄存器保存到堆栈中
"sdc1 $f14,-24($16)\r\n"
"move $30,$29\r\n" //将$29保存到fp
"sw $4,0($16)\r\n" //将参数＊func压栈
"sw $5,4($16)\r\n" //将参数nb_args压栈
"sw $6,8($16)\r\n" //将参数*args压栈
"sw $7,12($16)\r\n" //将参数nb_fargs压栈
"move $11,$7\r\n" //将nb_fargs存入$11
"lw $10,16($29)\r\n" //将*fargs存入$10
"addu $11,$11,-2\r\n" //nb_fargs-2
"bltz $11, 1f\r\n" //如果nb_fargs-2<0,跳转到1
"nop \r\n"
"ldc1 $f14,8($10)\r\n" //将*fargs[1]移入$f14(高位隐含存入$f15)
"1: addu $11,$11,1\r\n"
"bltz $11,2f\r\n" //如果nb_fargs-1<0,跳转到2
"nop \r\n"
"ldc1 $f12,0($10)\r\n" //将*fargs[2]移入$f12,$f13
"2: move $8,$5\r\n" //将nb_args 移入$8
"move $9,$6\r\n" //将＊args移入$9
"blez $8, 4f\r\n" //如$8小于等于0调转到call func
"nop\r\n"
"lw $4,($9)\r\n" //将args[0]移入$4
"addu $8,$8,-1\r\n" //$8=$8-1
"blez $8,4f\r\n" //如$8小于等于0跳转到call func
"nop\r\n"
"lw $5,4($9)\r\n" //将args[1]移入$5
"addu $8,$8,-1\r\n" //$8=$8-1
"blez $8, 4f\r\n" //如$8小于等于0跳转到call func
"nop\r\n"
"lw $6,8($9)\r\n" //将args[2]移入$6
"addu $8,$8,-1\r\n" //$8=$8-1
"blez $8,4f\r\n" //如$8小于等于0跳转到call func
"nop \r\n"
"lw $7,12($9)\r\n" //将args[3]移入$7
"addu $9,$9,16\r\n" //将指针移到args[4]
"addu $11,$29,16\r\n" //$11=$29+16
"3: addu $8,$8,-1\r\n" //$8=$8-1
"blez $8,4f\r\n" //如$8小于等于0跳转到call func
"nop\r\n"
"lw $10,($9)\r\n" //将args[n]移入$10
"sw $10,($11)\r\n" //将$10存入$29+16+m
"addu $9,$9,4\r\n" //指向args[n+1]
"addu $11,$11,4\r\n" //指向$29+16+m
"b 3b\r\n" //跳转到
"nop\r\n"
"4: lw $25,0($16)\r\n" //将*func存入$25
"nop\r\n"
"jalr $25\r\n" //call func
"nop\r\n"
"ldc1 $f14,-24($16)\r\n"
"ldc1 $f12,-16($16)\r\n"
"lw $30,-8($16)\r\n"
"lw $31,-4($16)\r\n"
"lw $16, -28($16)\r\n"
"addu $29,$29,$17\r\n"
"lw $17, -32($29)\r\n"
"jr $31\r\n"
"nop\r\n"
".set reorder\r\n")
struct VARIANT
{
WORD a; //２ 字节
WORD b;
WORD c;
WORD d;
INT64 e; // 8 字节
};
class A{
public:
int fun1(VARIANT a, int c, int d){
c = c + d;
return 12345;
}
};
int main(int argc,char *argv[])
{
VARIANT var = {0,1,2,3,4};
A a;
std::vector<uint32> args(100);
int argspos = 0;
//this指针作为第一个参数
args[argspos++] = (unsigned int)&a;
//准备第二个参数,注意对齐
if(argspos % 2 == 1) argspos++;
memcpy( &args[argspos], &var, sizeof(var) );
argspos += sizeof(var) / sizeof(DWORD);
//准备第三和第四个参数
args[argspos++] = 3333;
args[argspos++] = 4444;
//调用汇编编写的模拟调用
int ret = call_method2((void*)(&A::fun1), argspos, &args[0], 0, NULL);
}这个只是简单的以VARIANT举例，为了更加通用的处理各种参数类型，需要对参数类型进行分类讨论然后采用与此类似的操作.
其实，这段实现也可以完全C语言化，那么我们就需要根据参数个数写一个大switch…case针对每种参数个数显示的调用func:
switch(num_args){
case 1: func(this, args[0]);
case 2: func(this, args[0], args[1]);
case 3: func(this, args[0], args[1], args[2]);
...
}这样做很简单清楚，不过就难度太小了…
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