在 mips32 中表示一个结构

Question

我正在为考试学习 Mips32，最近我在徘徊如何在 mips 中翻译 c 结构。总的来说，我对 mips 和汇编代码还比较陌生，但我已经尝试收集我所有的知识来制定解决方案。

假设我有一个简单的 C 结构：

struct Student
{
    int id;
};

int main()
{
    struct Student student;
    student={111111};
    return 0;
}

我的想法是将所有数据存储在堆栈中，就像这样：

sub $sp,$sp,4
li  $t1,111111
sw  $t1,($sp)

如果我有多个学生，我只需创建一个将参数存储在堆栈中的例程。但是我有一个问题，我怎样才能跟踪所有的学生？也许有一个帧指针？

我不知道这是否是在 mips 中表示结构的合适方式，如果有更好的解决方案，请告诉我。

Answer 1

您的数据可以是本地的、静态的或动态分配的。没有一个规则。参见：https://godbolt.org/z/gfDVD8

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

typedef struct
{
    int x;
    int y[4];
    char name[23];
}MYSTRUCT_t;



MYSTRUCT_t my_global_struct[10];

void my_global_struct_foo(void)
{
    for(size_t pos = 0; pos < 10; pos++)
    {
        my_global_struct[pos].x = rand();
        my_global_struct[pos].y[0] = my_global_struct[pos].x / 2;
        my_global_struct[pos].name[4] = my_global_struct[pos].y[0];
    }
}

void my_static_struct_foo(void)
{
    static MYSTRUCT_t my_static_struct[10];

    for(size_t pos = 0; pos < 10; pos++)
    {
        my_static_struct[pos].x = rand();
        my_static_struct[pos].y[0] = my_static_struct[pos].x / 2;
        my_static_struct[pos].name[4] = my_static_struct[pos].y[0];
    }
}

void my_local_struct_foo(void)
{
    volatile MYSTRUCT_t my_local_struct[10];

    for(size_t pos = 0; pos < 10; pos++)
    {
        my_local_struct[pos].x = rand();
        my_local_struct[pos].y[0] = rand();
        my_local_struct[pos].name[4] = rand();
    }
}

Answer 2

I have a problem though, how can I keep track of all the students? maybe with a frame pointer ?

您不需要框架指针来跟踪所有学生。此外，跟踪它们的问题并不是它们是结构体所独有的——您在跟踪许多整数时也会遇到同样的问题。更进一步，跟踪许多项目的问题也不是组装所独有的。

您需要的是每个项目的单独变量（通常不切实际，尤其是当项目数量可变时），或者数据结构：某种集合，例如例如，数组或链表。

在 C 中每个单独的局部变量都需要不同的名称，并且在汇编中每个变量在堆栈帧中都会有不同的 offset/location。所有的堆栈 space 将在一条指令中分配，并且它们都通过它们与堆栈指针的各自偏移量进行引用。

如果您愿意，可以使用帧指针，但由于使用 MIPS，函数堆栈帧的堆栈 space 全部在 function prologue 中的一条指令中分配，堆栈指针不会否则在函数体期间移动 - 这意味着各个变量保持与堆栈指针的恒定偏移量。

如果出现以下任一情况，帧指针可能会有所帮助：

机器不能很好地进行堆栈相对偏移，但可以轻松进行帧指针相对偏移，或者，
机器需要频繁的推送和弹出来移动堆栈指针，这会改变访问堆栈帧中相同位置所需的偏移量——无论推送和弹出如何，帧指针都保持不变。（推送和弹出可用于参数传递，and/or临时存储，如果 CPU 寄存器不足，例如在表达式计算期间。）
函数动态分配堆栈 space，例如通过 C 的 alloca.

一般来说，前两个不适用于 MIPS，因此函数通常不需要帧指针。

或者，您可以使用数组等数据结构来跟踪许多项目。数组本身需要由一个变量引用（在 C 中是一个名称，在汇编中是一个偏移量）——但至少只有一个变量，不管要跟踪多少项。然后您可以通过索引来访问各个元素。（索引涉及计算元素的地址，并取决于元素的大小，但对于 int 数组与 struct 数组的其他操作相同。）

Answer 3

这里的一个好主意是用 .space 分配一些 space ，然后通过 .align n 指令对齐它（注意 MIPS 需要字对齐），然后加载您的 "main:" 中此内存区域的地址。

假设您要为 10 名学生分配 space：

std_struct: .align 2
           .space 40   # 10students, 1 word=4 bytes each
.text

main:

la $s0, std_struct #now everything should be parsable via $s0 register

在 mips32 中表示一个结构

represent a struct in mips32

c

assembly

struct

mips32