過程呼叫約定
當程式中的各個過程（函式）被分別編譯時，關鍵是如何規定暫存器的使用規則。當編譯某個過程時，編譯器必須事先知道需要用到哪些暫存器、哪些暫存器的內容需要保留給其他過程使用等資訊。我們稱這些暫存器的使用規則為暫存器使用約定或過程呼叫約定。顧名思義，大多數情況下，這些規定主要是用於約束軟體的，而不會受到硬體的限制。因此，大多數的編譯器和程式設計師都必須遵守這些約定以免發生錯誤。
下面是gcc編譯器在mips系統下的暫存器使用約定。
1、過程呼叫
下面說明乙個程式（呼叫者）呼叫另乙個程式（被呼叫者）的具體步驟。
大多數有關過程呼叫的記錄集中在乙個叫做過程呼叫幀(procedure call frame)的記憶體塊中。使用這塊記憶體區域有以下幾個目的：
a. 存放傳遞給被呼叫過程的引數值
b. 保留當前過程可以修改但給過程的呼叫者不希望改變的暫存器值（返回前必須恢復，亦即使用前必須儲存）
c. 為過程的區域性變數提供足夠的記憶體空間。
在大多數程式語言中，過程呼叫和返回嚴格遵從後進先出(lifo）原則，因此，這些記憶體可以在堆疊段實現分配和釋放，這也是為什麼這些記憶體塊有時被稱作堆疊幀。
下圖是乙個典型的堆疊幀。
幀的記憶體區域包括幀指標$fp（指向幀的首字）暫存器和堆疊指標$sp（指向幀的尾字）暫存器值之間的範圍。由於堆疊的儲存遵從由高到低的存放順序，所以幀指標總是高於堆疊指標。執行的程式利用幀指標能快速地訪問堆疊幀中的內容。例如，堆疊幀中的引數能夠用下面的指令送入暫存器$v0：
lw $v0, 0($fp)
堆疊幀能用多種途徑實現；但無論如何，呼叫者和被呼叫者必須遵從一系列步驟。下列描述的步驟用於大多數mips系統上的呼叫協議。在過程呼叫中，該協議在三個時刻發揮作用：在呼叫者呼叫被呼叫者之前，在被呼叫者開始執行的時刻，以及在被呼叫者返回到呼叫者之前的時刻。首先，呼叫者將過程呼叫引數放到合適的位置，然後按下列步驟呼叫目的過程：
1）傳遞引數。根據協議，前四個引數將被送到暫存器$a0~$a3中，其他引數壓到堆疊中，這些引數剛好放在被呼叫過程的堆疊幀的起始位址處（從而在被呼叫過程中通過堆疊幀暫存器$fp的值訪問這些引數），達到引數傳遞的目的。
2）儲存呼叫者的暫存器的值。這樣，被呼叫過程就可以隨意使用這些暫存器（$a0~$a3,$t0~$t9），而無須先儲存它們的值。如果呼叫者在呼叫之後還想使用這些暫存器，那麼它必須在呼叫前儲存暫存器的值）。
3）執行jal指令。該指令把控制轉移到被呼叫者的第一條指令處，並且在暫存器$ra中儲存返回位址（而不是在ia-32系統中，將返回位址壓棧，遭受緩衝區溢位之攻擊）。
在被呼叫子程式正式執行之前（指執行子程式所代表之功能之前)，該程式必須執行以下步步驟(例行公事），以便設定其堆疊幀：
1）通過從當前棧指標（暫存器）中減去棧幀之大小為棧幀分配空間(即$sp = $sp - framesize)。
2）把被呼叫者所用暫存器儲存到幀中。被呼叫者在改變其值之前必須儲存$s0~s7、$fp以及$ra的值，因為呼叫者希望呼叫之後暫存器沒有發生改變。而每個過程中如果需要建立新的棧幀則必須儲存$fp。而$ra則僅在被呼叫者再呼叫時才儲存。此外，其他被呼叫者專用的暫存器也要儲存。
3）設定棧幀指標，其值為棧幀大小減去4加上$sp,儲存在$fp中（即$fp=$sp+framesize - 4)。
最後，被呼叫者執行如下步驟，將控制返回給呼叫者：
1）如果被呼叫者為具有返回值的函式，則將返回值儲存到暫存器$v0中。
2）恢復被呼叫者進入時儲存的所有暫存器。
3）向$sp加上棧幀大小，將幀從棧中彈出（$sp = $sp + framesize)，釋放棧幀空間。
4）跳轉到$ra中記錄的制定位址處。
函式呼叫過程 棧幀 呼叫約定
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