从多个方面来看LR寄存器

一、LR寄存器概述

LR寄存器（Link Register）是ARM架构中的一种特殊寄存器，通常用于存储函数返回地址。在函数调用过程中，当一个函数调用另一个函数时，调用前函数的LR寄存器会被保存，并被更新成调用后函数的返回地址。当调用后函数执行完毕后，会根据LR寄存器中的地址回到调用前函数继续执行。

二、LR寄存器的使用场景

1、函数调用过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;
}

在上面的代码中，main函数调用func1函数，func1函数又调用func2函数。当func2函数执行完后，回到func1函数继续执行。这个过程中，函数返回的地址被保存在LR寄存器中。

2、异常处理

在ARM架构中，当发生异常（如中断、错误等）时，处理器会将当前执行的指令的地址保存到LR寄存器中，这样在处理完异常后可以从原来的指令地址继续执行。

三、LR寄存器的具体实现方式

在ARM的架构中，LR寄存器通常作为程序状态寄存器（PSTATE）的一部分存在。在ARM64架构中，PSTATE寄存器被扩展成为一组专门用于管理程序状态的寄存器，其中一个寄存器被专门用于LR的存储。

在ARM64中，LR寄存器位于PSTATE寄存器的ELR_EL1域中。ELR_EL1域包含了当前执行指令的地址（PC）和LR的值。当程序进入异常处理流程时，PC的值被保存到LR寄存器中。

/* 读取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、总结

LR寄存器是ARM架构中一个重要的寄存器，主要用于函数调用过程中的返回地址保存和异常处理。在ARM64架构中，LR寄存器作为PSTATE寄存器的一部分存在，位于ELR_EL1域中。程序中可以通过特定的指令读取或者更新LR寄存器的值。