MIPS——递归调用

嵌套过程

不调用其他过程的过程称为叶过程(leaf procedure)。如果所有过程都是叶过程，那么情况就很简单。但是某个过程可以调用其他过程，甚至调用的是自身的“克隆”。在调用非叶过程时使用寄存器需要十分小心。

例如，假设主程序将参数3存入寄存器a0,然后使用jal A调用过程A。再假设过程A通过jal B调用过程B，参数为7，同样存入a0。由于A尚未结束任务，所以在寄存器a0的使用上存在冲突。同样，在寄存器ra保存的返回地址也存在冲突，因为它现在保存着B的返回值。

我们必须采取措施阻止这类问题发生：

一个解决方法是将其他所有必须保存的寄存器压栈，就像将保存寄存器压栈一样。调用者将所有调用后还需的参数寄存器（a1~a3）或临时寄存器（t0~t9）压栈。被调用者将返回地址寄存器(ra)和被调用者使用的保存寄存器（a0~a7）都压栈。栈指针 sp 随这栈中的寄存器个数调整。到返回时，寄存器会从存储器中恢复，栈指针也会随着重新调整。

有关指令

     jal  function   #set $ra to Program Counter(PC),then jump to statement at target addres

C语言代码

 #include<stdio.h>

 int factorial(int n);

 int main()
 {
     int n;
     scanf("%d", &n);
     int res = factorial(n);
     printf("%d\n",res);
     return ;
 }

 int factorial(int n)
 {
     if (n < )  return ;
     else  return n * factorial(n - );
 }

虽然在C语言中函数定义可以在main函数前，也可以在main函数后，但定义在main函数后似乎更接近MIPS风格（看下面的代码你就知道了）

MIPS代码

 .data
     prompt1: .asciiz "Enter the number\n"
     prompt2: .asciiz "The factorial of n is:\n"

 .text
     # Print prompt1
     li $v0,
     la $a0, prompt1
     syscall

     # Read integer
     li $v0,
     syscall

     # Call factorial
     move $a0, $v0
     jal factorial
     move $a1, $v0 # save return value to a1

     # Print prompt2
     li $v0,
     la $a0, prompt2
     syscall

     # Print result
     li $v0,
     move $a0, $a1
     syscall

     # Exit
     li $v0,
     syscall

     ## Function int factorial(int n)
     factorial:
         ## YOUR CODE HERE
         addi $sp,$sp,-            #adjust stack for  items
         sw   $ra,($sp)            #save return address
         sw   $a0,($sp)            #save the argument n

         slti $t0,$a0,             #if n < 1,then set $t0 as 1
         beq  $t0,$zero,L1          #if equal,then jump L1
                                    #above all,if n >= ,then jump L1
         #if(n < 1)
         addi $v0,$zero,            #return
         addi $sp,$sp,              #pop  items off stack
         jr   $ra                    #return to caller
         #else
         L1:
             add $a0,$a0,-          #argument :n -
             jal factorial           #call factorial with (n-)

            lw   $a0,($sp)          #restore argument n
            lw   $ra,($sp)          #restore address
            addi $sp,$sp,8           #adjust stack pionter
            mul  $v0,$a0,$v0         #return n * factorial(n-)
            jr   $ra                  return to caller
     ## END OF YOUR CODE
   #jr $ra  

手绘调用栈：