编译手臂代码的严重叮当错误

Question

昨天，当我尝试为 arm 编译代码时，我在clang中发现了一个灾难性的问题(至少在 android arm-v7a 中(。请参阅此小代码：

void init_c_32(uint8_t *ptr)
{
uint32_t tmp[SIZE];
memcpy(tmp, ptr, 33);
}

下面是在此处调用memcpy生成的程序集代码：

0x7903d714 <+20>: ldr    r0, [sp, #0x10]
0x7903d716 <+22>: add    r3, sp, #0x14
0x7903d718 <+24>: mov.w  r12, #0x20
0x7903d71c <+28>: str    r0, [sp, #0xc]
0x7903d71e <+30>: mov    r0, r3
0x7903d720 <+32>: ldr    r3, [sp, #0xc]
0x7903d722 <+34>: str    r1, [sp, #0x8]
0x7903d724 <+36>: mov    r1, r3
0x7903d726 <+38>: str    r2, [sp, #0x4]
0x7903d728 <+40>: mov    r2, r12
0x7903d72a <+42>: blx    0x7903d658                ; symbol stub for: __aeabi_memcpy

它使用__aeabi_memcpy，对于任何ptr地址来说一切都会好起来的。现在，如果我们将参数类型更改为uint32_t *，生成的汇编代码将更改如下：

void init_c_32(uint32_t *ptr)
{
uint32_t tmp[SIZE];
memcpy(tmp, ptr, 33);
}
0x790456dc <+20>: ldr    r0, [sp, #0x8]
0x790456de <+22>: add    r3, sp, #0xc
0x790456e0 <+24>: ldm.w  r0!, {r4, r5, r12, lr}
0x790456e4 <+28>: stm.w  r3!, {r4, r5, r12, lr}
0x790456e8 <+32>: ldm.w  r0, {r4, r5, r12, lr}
0x790456ec <+36>: stm.w  r3, {r4, r5, r12, lr}

这段代码经过大量优化，使用ldm.w和stm.w而不是memcpy。结果是一个更快的代码，但有一个缺点。此代码将无法在奇数ptr地址中正常工作SIGBUS并创建基于生成的汇编代码的正确异常。.w寻址将寻址模型限制为偶数值，但也许我们可以说这是设计使然，因为我们将参数定义为unit32_t *并且我们说此参数必须对齐。

但主要问题发生在这里。检查以下代码：

void init_c_32(__packed uint32_t *ptr)
{
uint32_t tmp[SIZE];
memcpy(tmp, ptr, 33);
}

如您所见，事件虽然我们已指定uint32_t *作为输入参数，但我们使用了__packed说明符。按照标准的规定，__packed说：

打包类型的对象使用未对齐的访问进行读取或写入。

但是当我们看到生成的汇编代码时，我们看到以下内容：

0x78ec56dc <+20>: ldr    r0, [sp, #0x8]
0x78ec56de <+22>: add    r3, sp, #0xc
0x78ec56e0 <+24>: ldm.w  r0!, {r4, r5, r12, lr}
0x78ec56e4 <+28>: stm.w  r3!, {r4, r5, r12, lr}
0x78ec56e8 <+32>: ldm.w  r0, {r4, r5, r12, lr}
0x78ec56ec <+36>: stm.w  r3, {r4, r5, r12, lr}

如您所见，生成的代码与非__packed模式没有区别，这与ARM标准冲突。您仍然无法使用奇数地址进行引用，并且会得到SIGBUS例外。我认为在这种情况下生成的代码应该类似于我们使用uint8_t *作为参数时。

我认为这是一个非常严重的错误，可能会产生意想不到的结果，欢迎任何好的解决方案。

我为此使用了 ndk 16 来创建这个问题，它使用clang 5.0.3作为其编译器。

当前的解决方法是始终使用uint8_t *作为输入，从而创建正确的代码。但从效率上讲，如果这个问题得到解决会更好。

Answer 1

FWIW，与 ARM C 编译器不同，clang不允许__packed指针。对于clang，__packed是__attribute__((__packed__))的同义词，仅适用于枚举、结构或联合：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3/gcc/Type-Attributes.html。