c - 为什么 avr-gcc 在调用 main() 时会费心保存寄存器状态？

Question

avr-gcc 程序中的 main() 函数将寄存器状态保存在堆栈上，但是当运行时调用它时，我知道在微控制器上没有任何东西可以返回。这是浪费内存吗？如何防止这种状态保存？

Answer 1

编译器如何确定您不会递归调用 main()？

Answer 2

这都是关于 C 标准的。

没有什么能阻止你在某个时候退出 main。您可能不会在您的程序中这样做，但其他人可能会这样做。

atexit此外，您可以通过运行时函数注册清理处理程序。这些函数需要一个定义好的寄存器状态才能正确执行，而保证这一点的唯一方法是保存和恢复 main 周围的寄存器。

这样做甚至可能很有用：我不了解 AVR，但其他微控制器在完成工作并等待重置时会进入低功耗状态。从清理处理程序中执行此操作可能是一个好主意，因为如果您以正常方式退出 main并且（就我现在而言）如果您的程序通过终止信号中断，则会调用此处理程序。

Answer 3

很可能 main 只是编译为与标准函数相同。在 C 中，它几乎需要是因为您可能会从某个地方调用它。

请注意，在 C++ 中，递归调用 main 是非法的，因此 C++ 编译器可能能够对此进行更多优化。但是在 C 中，正如您的问题所述，递归调用 main 是合法的（如果是个坏主意），因此它需要以与任何其他函数相同的方式进行编译。

Answer 4

如何防止这种状态保存？

您唯一能做的就是编写自己的 C-Startup 例程。这意味着要弄乱汇编程序，但是您可以然后跳转到您的 main() 而不仅仅是调用它。

Answer 5

在我使用 avr-gcc 4.3.5 进行的测试中，如果没有进行太多优化，它只会节省寄存器。正常级别（-Os 或 -O2）会导致推送指令被优化掉。可以在函数声明中进一步指定它不会以__attribute__((noreturn)). 使用 -fwhole-program 进行完整的程序优化也很有用。

avr-libc 中的初始代码确实使用 call 跳转到 main，因为它指定 main可以返回，然后跳转到 exit（声明为 noreturn，因此不生成调用）。如果您认为这太多了，您可以链接您自己的变体。exit() 反过来只是简单地禁用中断并进入无限循环，有效地停止您的程序，但不会节省任何电力。如果您的 main() 从不返回或调用 exit()，那将是四个指令和两个字节的堆栈内存开销。