從多個方面來看LR寄存器

一、LR寄存器概述

LR寄存器（Link Register）是ARM架構中的一種特殊寄存器，通常用於存儲函數返回地址。在函數調用過程中，當一個函數調用另一個函數時，調用前函數的LR寄存器會被保存，並被更新成調用後函數的返回地址。當調用後函數執行完畢後，會根據LR寄存器中的地址回到調用前函數繼續執行。

二、LR寄存器的使用場景

1、函數調用過程中的返回地址保存

void func2(void) {
    printf("Func 2\n");
}

void func1(void) {
    printf("Func 1\n");
    func2();
}

int main(void) {
    func1();
    return 0;
}

在上面的代碼中，main函數調用func1函數，func1函數又調用func2函數。當func2函數執行完後，回到func1函數繼續執行。這個過程中，函數返回的地址被保存在LR寄存器中。

2、異常處理

在ARM架構中，當發生異常（如中斷、錯誤等）時，處理器會將當前執行的指令的地址保存到LR寄存器中，這樣在處理完異常後可以從原來的指令地址繼續執行。

三、LR寄存器的具體實現方式

在ARM的架構中，LR寄存器通常作為程序狀態寄存器（PSTATE）的一部分存在。在ARM64架構中，PSTATE寄存器被擴展成為一組專門用於管理程序狀態的寄存器，其中一個寄存器被專門用於LR的存儲。

在ARM64中，LR寄存器位於PSTATE寄存器的ELR_EL1域中。ELR_EL1域包含了當前執行指令的地址（PC）和LR的值。當程序進入異常處理流程時，PC的值被保存到LR寄存器中。

/* 讀取LR寄存器的值 */
uint64_t read_lr_register(void) {
    uint64_t lr;
    asm volatile("mrs %0, elr_el1" : "=r"(lr));
    return lr;
}

/* 更新LR寄存器的值 */
void update_lr_register(uint64_t lr_value) {
    asm volatile("msr elr_el1, %0" : : "r"(lr_value));
}

四、總結

LR寄存器是ARM架構中一個重要的寄存器，主要用於函數調用過程中的返回地址保存和異常處理。在ARM64架構中，LR寄存器作為PSTATE寄存器的一部分存在，位於ELR_EL1域中。程序中可以通過特定的指令讀取或者更新LR寄存器的值。