RISC-V 汇编代码实现阶乘递归函数 fact(n)

本文将展示使用 RISC-V 汇编语言实现阶乘函数 fact(n) 的递归过程。

首先，给出 C 语言代码实现：

long long int fact(long long int n) 
{
  if (n < 1) return (1);
  else return (n * fact(n - 1));
}

(1) RISC-V 汇编代码

fact:
    addi sp, sp, -16    # 分配栈空间
    sw ra, 0(sp)        # 保存返回地址
    sw s0, 4(sp)        # 保存 s0
    addi s0, zero, 1    # s0 = 1
    beqz a0, L1         # 如果 n < 1，跳转到 L1
    addi sp, sp, -8     # 分配栈空间
    sw a0, 0(sp)        # 保存 n
    addi a0, a0, -1     # n = n - 1
    jal ra, fact        # 调用 fact(n-1)
    lw a0, 0(sp)        # 恢复 n
    addi sp, sp, 8      # 回收栈空间
    mul s0, s0, a0      # s0 = s0 * n
L1:
    lw s0, 4(sp)        # 恢复 s0
    lw ra, 0(sp)        # 恢复返回地址
    addi sp, sp, 16     # 回收栈空间
    jr ra              # 返回

(2) fact(5) 对应的实际执行的 RISC-V 代码

首先调用 fact(5)，传入参数 $a0=5$。

因为 $a0>0$，所以进入 if 分支，调用 fact(4)，传入参数 $a0=4$。

因为 $a0>0$，所以进入 if 分支，调用 fact(3)，传入参数 $a0=3$。

因为 $a0>0$，所以进入 if 分支，调用 fact(2)，传入参数 $a0=2$。

因为 $a0>0$，所以进入 if 分支，调用 fact(1)，传入参数 $a0=1$。

因为 $a0>0$，所以进入 if 分支，调用 fact(0)，传入参数 $a0=0$。

因为 $a0=0$，所以返回 1，fact(0) 执行完毕，返回到 fact(1)。

fact(1) 计算结果为 $s0=1*1=1$，返回到 fact(2)。

fact(2) 计算结果为 $s0=1*2=2$，返回到 fact(3)。

fact(3) 计算结果为 $s0=2*3=6$，返回到 fact(4)。

fact(4) 计算结果为 $s0=6*4=24$，返回到 fact(5)。

fact(5) 计算结果为 $s0=24*5=120$，执行完毕，程序结束。