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c - 跳出内联汇编到 AVR32 上的错误目标

问题描述

我们正在使用 AtmelStudio 7.0.1645 为 Atmel AVR32 / UC3C0512C 开发应用程序。在进行一些基本测试时，我注意到一些非常奇怪的事情。

请考虑以下代码（我知道它的风格不好且不常见，但这不是重点）：

float GetAtan2f(float p_f_y,
                float p_f_x)
{
  unsigned int l_ui_x,
               l_ui_y,
               l_ui_Sign_x,
               l_ui_Sign_y,
               l_ui_Result;

  float l_f_Add,
        l_f_Result;

  asm volatile(
    "RJMP GETATAN2_EXIT \n"
    :
    : /* 0 */ "m" (p_f_y),
      /* 1 */ "m" (p_f_x)
    : "cc", "memory", "r0", "r1", "r2", "r3", "r5"
  );

  GETATAN2_EXIT:
  return (l_f_Result);
}

在查看该代码的反汇编时（在编译/链接之后），我发现以下内容：

Disassembly of section .text.GetAtan2f:

00078696 <GetAtan2f>:
   78696:   eb cd 40 af     pushm   r0-r3,r5,r7,lr
   7869a:   1a 97           mov r7,sp
   7869c:   20 9d           sub sp,36
   7869e:   ef 4c ff e0     st.w    r7[-32],r12
   786a2:   ef 4b ff dc     st.w    r7[-36],r11
   786a6:   e0 8f 00 00     bral    786a6 <GetAtan2f+0x10>
   786aa:   ee f8 ff fc     ld.w    r8,r7[-4]
   786ae:   10 9c           mov r12,r8
   786b0:   2f 7d           sub sp,-36
   786b2:   e3 cd 80 af     ldm sp++,r0-r3,r5,r7,pc

我们注意到这rjmp已经成为bral- 完全可以接受的，只是同一件事的另一个助记符。

但是当查看该行中的分支目标时，我们还注意到这将产生一个无限循环，它显然不应该这样做。它应该分支到786aa（这是函数返回的开始）而不是786a6.

如果我更改代码使其显示为

float GetAtan2f(float p_f_y,
                float p_f_x)
{
  unsigned int l_ui_x,
               l_ui_y,
               l_ui_Sign_x,
               l_ui_Sign_y,
               l_ui_Result;

  float l_f_Add,
        l_f_Result;

  asm volatile(
    "RJMP GETATAN2_EXIT \n"
    :
    : /* 0 */ "m" (p_f_y),
      /* 1 */ "m" (p_f_x)
    : "cc", "memory", "r0", "r1", "r2", "r3", "r5"
  );

  asm volatile(
    "GETATAN2_EXIT: \n"
    :
    :
    : "cc", "memory"
  );

  return (l_f_Result);
}

它按预期工作，即反汇编现在读取

Disassembly of section .text.GetAtan2f:

00078696 <GETATAN2_EXIT-0x12>:
   78696:   eb cd 40 af     pushm   r0-r3,r5,r7,lr
   7869a:   1a 97           mov r7,sp
   7869c:   20 9d           sub sp,36
   7869e:   ef 4c ff e0     st.w    r7[-32],r12
   786a2:   ef 4b ff dc     st.w    r7[-36],r11
   786a6:   c0 18           rjmp    786a8 <GETATAN2_EXIT>

000786a8 <GETATAN2_EXIT>:
   786a8:   ee f8 ff fc     ld.w    r8,r7[-4]
   786ac:   10 9c           mov r12,r8
   786ae:   2f 7d           sub sp,-36
   786b0:   e3 cd 80 af     ldm sp++,r0-r3,r5,r7,pc

我们注意到现在的分支目标是正确的。

所以内联汇编器显然不知道 C 标签（即不在内联汇编中的标签），这本身就可以 - 经验教训。

但此外，它在遇到未知（未定义）标签时不会发出警告或抛出错误，而是在分支/跳转到此类标签​​时仅使用偏移量 0 来产生无限循环。

我认为后者是一个灾难性的错误。这可能意味着（没有任何警告）每当我在内联汇编代码中使用未定义的标签时（例如因为拼写错误），我的软件中都会出现无限循环。

我能做些什么吗？

标签： cgccinline-assemblygotoavr32

解决方案

如果您不告诉编译器执行可能不会从您的asm语句的另一端出来，编译器会假定是这种情况。

所以你的两个例子都是不安全的，幸运的是第二个没有破坏任何东西，因为函数太简单了。

我不确定您的代码是如何编译的；C 本地标签通常不会显示为具有相同名称的 asm 标签。如果它们完全被编译器生成的代码使用，gcc 使用的名称与它发明的 for和/循环.L1的分支目标相同。@Kampi 使用 AtmelStudios 7.0.1931 报告您的源的链接器错误。if()forwhile

也许您实际上正在查看 non-linked .o，其中分支目标只是要由链接器填充的占位符。（并且对未定义符号的引用是等待发生的链接器错误）。的编码e0 8f 00 00当然符合这一点：汇编器在编译器给它的时候没有找到分支目标标签.s，所以它把它当作一个外部符号，并使用了一个具有更多位移字节的分支。显然在 AVR32 上，相对分支位移是相对于分支指令的开始的，不像许多 ISA 是相对于分支的结束。（即，当指令被解码/执行时，PC 已经递增。）

所以这可以解释你没有链接器错误（因为你从未运行过链接器），并且看到了一个虚假的分支目标。 更新：这已被链接，但已链接到库中。所以图书馆本身仍然有一个未解决的符号。

另一个内联 asm 语句中定义的目标存在于编译器的 asm 输出中，因此汇编器找到它并可以使用 short rjmp。

（一些汇编程序通过要求声明来帮助您捕获此类错误extern foo。GAS 不会；它只是假设任何未定义的符号是extern.GAS 语法来自传统的 Unix 汇编程序，这些汇编程序旨在汇编编译器输出，其中古老的编译器只编译一个 C 函数一次（不是整个文件优化）不知道函数的定义是否会出现在这个.c文件或单独的.c文件中。所以这种语法可以在没有足够内存的机器上一次性编译 C 并返回并添加extern后面未在 asm 输出中定义的符号的声明。）

GNU Casm goto使这个安全

GNU C inline asm 确实具有跳出 inline-asm 语句（到 C 标签）的语法。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html#GotoLabels。并查看 SO: Labels in GCC inline assembly的示例。（使用 x86 指令，但 asm 模板的内容与您如何使用asm goto语法无关。）

在没有用于条件代码/标志输出的 GCC6 语法的目标上，使用内联 asm 中的条件分支跳转到 asome_label: return true;或下降到 a可能是一种方便的方法return false;。（使用条件标志作为 GNU C 内联 asm 输出）

但是根据提交消息说明 Linux 内核放弃 AVR32 支持的原因，AVR32 gcc 卡在 gcc4.2 上。 asm goto只出现在 gcc4.5 中。

除非 AtmelStudio 编译器是（基于？）更新的 gcc，否则您根本无法安全地安全地执行此操作。

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