C语言转写成MIPS指令集汇编以及MIPS指令集汇编中函数调用时栈的变化

一、问候语

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二、C语言代码分析

  这段C语言代码共有3个函数组成。set_array函数传入1个int类型的变量num，并创建了1个int类型临时变量i和1个临时int类型数组array，里面含有10个单位，此函数主要目的是调用compare函数，并将num和i传入该函数中，得到其函数返回值并将该值赋值给array[i]，共循环10次，由于set_array函数是void类型，故无需返回值;compare函数传入2个int类型的变量a和b，无临时变量创建，调用sub函数，并将a和b传入该函数中，得到其函数返回值判断是否大于等于0，如果该值大于等于0，则compare函数返回1，否则返回0;sub函数传入2个int类型的变量a和b，无临时变量创建，无函数调用，sub函数返回a-b。综上我们可以看出这3个函数实现了为数组array初始化的功能，i赋值从0到9，循环判断num的值是否大于等于i，如果大于等于则array[i]=1，否则array[i]=0。

  我们可以看出set_array函数有1个变量传入，有临时变量创建，有函数调用，无返回值；compare函数有2个变量传入，无临时变量创建，有函数调用，有返回值；sub函数有2个变量传入，无临时变量创建，无函数调用，有返回值；

三、MIPS指令集汇编知识点

1、叶子函数和非叶子函数

  在一个函数中如果这个函数里面有调用其他的函数，则我们称这个函数为非叶子函数，需要分配空间；在一个函数中如果这个函数里面没有调用其他的函数，则我们称这个函数为叶子函数，无需分配空间。故set_array函数和compare函数是非叶子函数，sub函数是叶子函数

2、大端模式和小端模式

  小端模式下高字节存放高地址，低字节存放低地址；大端模式下低字节存放高地址，高字节存放低地址，上图就是不同模式下存放12345678这个数据的空间不同之处，其中1234为高字节，5678为低字节。在MIPS指令集汇编中是采用大端模式，而在X86指令集汇编中则是采用小端模式

3、函数传入的值在MIPS中的表示

  我们用$a0到$a3来传递函数传入前4个非浮点参数，从左到右，超过4个参数使用任务栈传递，此时从右往左依次压栈。例如在sub函数中传入a和b，则在MIPS汇编中$a0就是a，$a1就是b。我们在某个函数中调用其他函数时，需要传参，此时也是用的$a0到$a3

4、函数返回的值在MIPS中的表示

  如果是在一个函数中调用其他函数的返回值，则我们用$v0到$v1来表示，例如在compare函数中调用sub函数返回值，则这个函数返回值就是$v0。如果我们要将这个函数最终的返回值调用给其他函数，我们需要用$v0来保存。无论是叶子函数还是非叶子函数结束时都需要jr $ra表示函数结束

5、函数中临时变量和永久变量在MIPS中的表示

  我们一般用$t0到t9来存放临时变量，当调用子函数时，这些寄存器中的值可以被随意更改，无需保存。例如set_array函数中的临时变量i就用t0来表示。我们一般用$s0到$s7存放永久变量，所谓的永久变量可以理解为全局变量，或者函数调用结束后依然存在的变量

6、MIPS中开辟空间

  MIPS中一个栈帧空间为32位，也就是4个字节。栈帧中除了保留所用的保存寄存器外，还必须保留返回地址$ra，是否保存$fp要看具体情况。如果确保后面都用不到$fp，则可以不保存，但为了保证$fp的值不被后面的过程覆盖，通常应该保存$fp的值，初始化$fp时，$fp总是指向当前栈帧前一个字或者当前栈帧第一个字的起始位置，一般是sw $ra, ？($sp)和addi $fp, $sp,？连用，其中？表示某个数值。除了数组以外的临时变量不用开辟空间，全局变量需要开辟空间。叶子函数不用开辟返回地址$ra空间和帧指针$fp空间，而非叶子函数需要两个都开辟

四、将C语言代码转换成MIPS指令集汇编代码

五、函数调用过程中栈空间的变化

六、结束语

此随笔内容仅为学习计算机组成原理中指令系统部分（MIPS指令系统）的一些感悟、想法与总结，由于本人能力有限，如随笔内容有错误希望能见谅并加指出。----------------------------------------------------------如果感兴趣的话可以点击页面下方的关注，感谢你的支持！