ARMv6架构STM32二进制r0/r3传参r1返回调用约定问题咨询

结论 #

你观察到的是编译器针对局部小型叶函数的自定义寄存器优化结果，不属于通用标准调用约定，也不是某款编译器的专属特性。

特殊调用约定的出现原因 #

• ARM官方通用的AAPCS调用约定要求前4个参数按r0→r1→r2→r3的顺序传递，返回值存入r0，这个规则是为了保证不同编译单元、不同编译器生成的代码可以互相调用，属于对外暴露的函数必须遵守的公共规则。
• 你遇到的这类函数都是仅在当前编译单元内部调用的小型叶函数（即函数内部不会再调用其他函数，也不需要操作栈存储寄存器上下文），编译器开启优化（-Os大小优化、-O2/-O3速度优化）时，会完全跳过通用调用约定的限制，根据函数内部的操作逻辑自由分配寄存器，目的是减少不必要的寄存器数据搬运，缩小代码体积、提升执行效率。
• 以你给出的check_if_bit_is_set函数为例：编译器把bit参数直接放在r0，刚好可以直接作为lsls指令的移位操作数，不需要额外做一次寄存器数据移动，相比遵守标准AAPCS的实现可以少1~2条指令。
• 你没有观测到3个及以上参数的同类函数是正常情况：参数数量过多时，自由分配寄存器带来的收益会被栈操作的额外开销抵消，编译器会优先选择遵守通用调用约定降低逻辑复杂度。

约定的归属性质 #

• 这类自定义寄存器分配是所有主流ARM编译器（GCC、ARMCC、IAR）都支持的优化策略，不属于某款编译器的专属特性，不同编译器的寄存器分配逻辑有差异，你观测到的这个参数分配规律大概率是GCC ARM编译器的优化结果。
• 这种优化只会作用于编译器可以完整观测到所有调用点的函数（比如static修饰的静态函数、开启链接时优化后整个程序内可见的局部函数），对外暴露的全局函数绝对不会采用这种约定，否则会出现跨编译单元调用的兼容性问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Octetz