GCC 为 ARM 上的未对齐浮点访问生成程序集

Question

您好，我目前正在开发一个程序，我需要处理一个包含一系列可能未对齐（有时也是）的浮点数的数据 blob。 我正在为 ARM cortex-a8 使用 gcc 4.6.2 进行编译。 我对生成的汇编代码有疑问：

作为例子，我写了一个最小的例子：对于下面的测试代码

float aligned[2];
float *unaligned = (float*)(((char*)aligned)+2);

int main(int argc, char **argv) 
{
    float f = unaligned[0];  
    return (int)f;
}

编译器（gcc 4.6.2 - 优化 -O3）产生

00008634 <main>:
    8634: e30038ec            movw         r3, #2284      ; 0x8ec
    8638: e3403001            movt         r3, #1
    863c: e5933000            ldr          r3, [r3]
    8640: edd37a00            vldr         s15, [r3]
    8644: eefd7ae7            vcvt.s32.f32 s15, s15
    8648: ee170a90            vmov         r0, s15
    864c: e12fff1e            bx           lr

这里的编译器无法知道数据是否对齐，但它使用的 VLDR 需要对齐数据，否则程序将因总线错误而崩溃。

现在这是我的实际问题：编译器是否正确，我需要注意我的 C++ 代码中的对齐，还是编译器中的错误？

我也可能会添加我当前的解决方法，该方法有效并在访问值之前使用 gcc 进行复制。 诀窍是定义一个结构体，它只包含一个带有 gcc 打包属性的浮点数，并通过结构体指针访问数据。 代码片段：

struct FloatWrapper { float f; } __attribute__((packed));
const FloatWrapper *x = reinterpret_cast<const FloatWrapper *>(rawX.data());
const FloatWrapper *y = reinterpret_cast<const FloatWrapper *>(rawY.data());

for (size_t i = 0; i < vertexCount; ++i) {
    vertices[i].x = x[i].f;
    vertices[i].y = y[i].f;
}

Answer 1

正如您指出的ARM ARM A3.2.1状态，无论SCTLR.A值如何， VLDR生成Alignment fault 。

我已经在 Cortex-A9 上测试了你的例子，我得到了

# float_align                                                   
[1] + Stopped (signal)     float_align 

但是，我也对ARM Cortex-A8 TRM 4.2.1感到困惑，它指出

如果未指定对齐限定符，且 A=1，则如果未与元素大小对齐，则采用对齐错误。

如果未指定对齐限定符且 A=0，则将其视为未对齐访问。

这可能是一个半生不熟的解释，因为ARM ARM提供了更多信息，并附有详细的指令表。

所以我认为答案是，您需要自己处理对齐，因为编译器无法找出您在所有情况下加载的地址，例如链接后地址可能可用等。