ARM Cortex M7 未对齐访问和 memcpy

Question

我正在使用 GCC 为 Cortex M7 编译此代码：

// 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 ...
}

然后我得到了以下带有 -O2 的 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]

谁能解释一下 memcpy 版本的工作原理？这看起来像是目标地址的内联 32 位存储，但这不是问题吗，因为 data + 5 肯定没有与 4 字节边界对齐？

这可能是由于我的源代码中某些未定义的行为而发生的一些优化吗？

Answer 1

对于 Cortex-M 处理器，字节、半字和字的未对齐加载和存储通常是允许的，并且大多数编译器在生成代码时使用它，除非它们被指示不要这样做。如果你想阻止 gcc 假定未对齐访问是正确的，你可以使用 -mno-unaligned-access 编译器标志。

如果指定此标志，gcc 将不再内联对 memcpy 和 write_test_memcpy 的调用，看起来像

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 支持未对齐访问 M0、M+不支持未对齐访问

但是您可以通过在配置和控制寄存器中设置位 UNALIGN_TRP 来禁用 cortexm7 中未对齐访问的支持，任何未对齐访问都会产生使用错误。

从编译器的角度来看，默认设置是生成的汇编代码进行未对齐访问，除非您使用编译标志禁用它 -mno-unaligned-access

ARM Cortex M7 未对齐访问和 memcpy

ARM Cortex M7 unaligned access and memcpy

c

embedded

memory-alignment

memcpy

cortex-m