17.5. Стековые фреймы для вложенных подпрограмм

Для хранения адре­сов возврата цепочки вложенных подпрограмм лучше всего подходит стек. Очевидно, что при вызове каж­дой из этих подпрограмм в стеке процессора формируется полный стековый фрейм. В этой связи важно отметить, что сохраненное содержимое регистра FP в текущем фрейме на вершине стека — это указатель стекового фрейма той под­программы, которая вызвала текущую подпрограмму.

В программе, приведенной в таблице 17.4, главная подпрограмма вызывает подпро­грамму SUB1, которая, в свою очередь, вызывает подпрограмму SUB2. Стековые фреймы этих двух вложенных подпрограмм изображены на рис. 17.6. Все их пара­метры передаются через стек. На рисунках показаны только поток выполнения подпрограмм и их данные — реализация основных задач опущена.

Таблица 17.4

Метка	Команда	Операнды	Комментарий
Главная программа (MAIN)
	Move	PARAM2,-(SP)	Помещение параметров в стек
	Move	PARAM1,-(SP)
	Call	SUB1	Вызов подпрограммы
	Move	(SP),RESULT	Сохранение результата
	Add	#8,SP	Восстановление указателя стека
	…….
Первая подпрограмма (SUB1)
SUB1	Move	FP,-(SP)	Сохранение указателя фрейма
	Move	SP,FP	Загрузка указателя фрейма
	MoveMultyple	R0-R3,-(SP)	Сохранение регистров
	Move	8(FP),R0	Считывание первого параметра
	Move	12(FP),R1	Считывание второго параметра
	…….
	Move	PARAM3,-(SP)	Помещение параметров в стек
	Call	SUB2	Вызов подпрограммы
	Move	(SP),+R2	Выталкивание результата работы SUB2 в R2
	…..
	Move	R3,8(FP)	Помещение ответа в стек
	MoveMultyple	(SP)+,R0-R3	Восстановление регистров
	Move	(SP),+FP	Восстановление указателя фрейма
	Return		Возврат в главную программу
Вторая подпрограмма (SUB2)
SUB2	Move	FP,-(SP)	Сохранение указателя фрейма
	Move	SP,FP	Загрузка указателя фрейма
	MoveMultyple	R0-R1,-(SP)	Сохранение регистров R0,R1
	Move	8(FP),R0	Считывание параметров
	…….
	Move	R1,8(FP)	Помещение в стек результата работы SUB2
	MoveMultyple	(SP)+,R0-R1	Восстановление регистров R0,R1
	Move	(SP),+FP	Восстановление указателя фрейма
	Return		Возврат управления подпрограмме SUB1

Рис. 17.6. Стековые фреймы программы, приведенной в табл. 4.

Порядок выполнения этой программы следующий. Главная программа поме­щает в стек два параметра, рагаm2 и paraml (именно в таком порядке), а затем вы­зывает подпрограмму SUB1. Данная подпрограмма должна вычислить некоторое значение и передать его обратно главной программе через стек. В ходе вычисле­ний SUB1 вызывает вторую подпрограмму SUB2, выполняющую некоторую подзадачу. Подпрограмма SUB1 передает подпрограмме SUB2 один параметр рагаmЗ, и получает результат. После того как в подпрограмме SUB2 будет выполнена команда RETURN, подпрограмма SUB1 сохранит этот результат в регистре R2. Затем подпрограмма SUB1 продолжит свои вычисления, а закончив их, передаст ответ главной программе через стек. Когда управление будет возвращено главной программе, она сохранит полученный результат в памяти по адресу RESULT и продолжит свою работу со следующей команды. Этот процесс достаточно подробно описан в комментариях в таблице 17.4. Первым делом каждая подпрограмма устанавливает указатель фрейма (предварительно записав в стек его исходное содержимое) и сохраняет значения тех регистров, которыми она собирается оперировать. Например, подпрограмма SUB1 исполь­зует четыре регистра, от R0 до R3, a подпрограмма SUB2 — два регистра, R0 и R1. Все указанные регистры, а также указатель стека восстанавливаются перед выходом из подпро­граммы.

Для загрузки параметров из стека и помещения результатов обратно в стек используется индексный режим адресации с использованием регистра указателя фрейма FP. В этих операциях, как и в случае стека, показанного на рис. 17.6, задается бай­товое смещение 8,12 и т. д. Обратите внимание на тот факт, что за удаление пара­метров из стека всегда отвечает вызывающая программа. Эту операцию выполня­ет команда Add в главной программе и команда Move, расположенная по адресу 2164 в подпрограмме SUB1.