ARM Cortex M7 未對齊訪問和 memcpy

Question

我正在使用 GCC 為 Cortex M7 編譯此代碼：

// copy manually
void write_test_plain(uint8_t * ptr, uint32_t value)
{
    *ptr++ = (u8)(value);
    *ptr++ = (u8)(value >> 8);
    *ptr++ = (u8)(value >> 16);
    *ptr++ = (u8)(value >> 24); 
}

// copy using memcpy
void write_test_memcpy(uint8_t * ptr, uint32_t value)
{
    void *px = (void*)&value;
    memcpy(ptr, px, 4);
}

int main(void) 
{
    extern uint8_t data[];
    extern uint32_t value;

    // i added some offsets to data to
    // make sure the compiler cannot
    // assume it's aligned in memory

    write_test_plain(data + 2, value);
    __asm volatile("": : :"memory"); // just to split inlined calls
    write_test_memcpy(data + 5, value);

    ... do something with data ...
}

我使用 -O2 得到以下 Thumb2 程序集：

// write_test_plain(data + 2, value);
800031c:    2478        movs    r4, #120 ; 0x78
800031e:    2056        movs    r0, #86  ; 0x56
8000320:    2134        movs    r1, #52  ; 0x34
8000322:    2212        movs    r2, #18  ; 0x12
8000324:    759c        strb    r4, [r3, #22]
8000326:    75d8        strb    r0, [r3, #23]
8000328:    7619        strb    r1, [r3, #24]
800032a:    765a        strb    r2, [r3, #25]

// write_test_memcpy(data + 5, value);
800032c:    4ac4        ldr r2, [pc, #784]  ; (8000640 <main+0x3a0>)
800032e:    923b        str r2, [sp, #236]  ; 0xec
8000330:    983b        ldr r0, [sp, #236]  ; 0xec
8000332:    f8c3 0019   str.w   r0, [r3, #25]

有人可以解釋一下memcpy版本是如何工作的嗎？ 這看起來像是到目標地址的內聯 32 位存儲，但這不是問題，因為data + 5肯定不會與 4 字節邊界對齊嗎？

這可能是由於我的源代碼中的某些未定義行為而發生的一些優化嗎？

Answer 1

對於 Cortex-M 處理器，通常允許未對齊的字節、半字和字的加載和存儲，並且大多數編譯器在生成代碼時使用它，除非他們被指示不要這樣做。 如果您想阻止 gcc 假設未對齊的訪問正常，您可以使用-mno-unaligned-access編譯器標志。

如果您指定此標志 gcc 將不再內聯對memcpy和write_test_memcpy的調用看起來像

write_test_memcpy(unsigned char*, unsigned long):
  push {lr}
  sub sp, sp, #12
  movs r2, #4
  add r3, sp, #8
  str r1, [r3, #-4]!
  mov r1, r3
  bl memcpy
  add sp, sp, #12
  ldr pc, [sp], #4

Answer 2

Cortex-M 7 , M4, M3 M33, M23 支持非對齊訪問 M0, M+ 不支持非對齊訪問

但是，您可以通過在配置和控制寄存器中設置位 UNALIGN_TRP 來禁用 cortexm7 中對未對齊訪問的支持，任何未對齊的訪問都會產生使用錯誤。

從編譯器的角度來看，默認設置是生成的匯編代碼進行未對齊訪問，除非您使用編譯標志-mno-unaligned-access禁用它