将内存中的变量与内存中 2 的幂的偏移量对齐

Question

我想放置一个 2kB 的内存块，在 16 字节之前 1024 字节对齐。

平台：arm、裸机、GNU 工具链。不需要便携性

我可以使用 GCC/属性编译指示、ld 自定义链接器脚本或任何其他解决方案吗？

我想避免为此浪费 1kB（基本上将 3kB 的内存块对齐为 1kB 并添加 1024-16 字节的填充）。 强制特定地址放置数据是可能的，但ld 是否能够在其前后放置变量（或者它只是放置填充的一种方式？）

上下文：通过硬件设计，缓冲区需要在 1k 边界，但我想在之前/之后添加一点空间，以便能够复制到这个缓冲区，并且没有边界检查我的源是否最多 16B 宽.

编辑：添加示例。

假设我的 RAM 从 0x2000000 开始。我需要在其中放置一个 char buf[2048] ，偏移量为 1024*N-16 - 即 (&buf[16])%1024==0 ，希望不会丢失 1008 个填充字节。

（编辑2） 所以我想要：

• 0x2000000 - 一些变量
• 0x2000010 - 其他一些变量 ...
• 0x2000100 - 其他一些变量 ...
• 0x20003F0 - char buf[2048] : 这里 (int)&buf[16]%1024=0x2000400%1024==0
• 0x2000BF0 - 其他一些变量 ...

Answer 1

ALIGN(exp) 等价于(. + exp - 1) & ~(exp - 1)。当然，该表达式仅在 exp 是 2 的幂时才有效。所以你不能使用ALIGN()，但你可以编写自己的表达式来产生你想要的结果。像((. + 1024 + 16 - 1) & ~(1024 - 1)) - 16 这样的东西应该可以解决问题。为. 插入各种值，您会看到它按照您的意愿四舍五入。

您将遇到的问题是，链接器会将您指定在特殊部分之前的每个部分放在它之前，并将每个指定在它之后的部分放在它之后。它不会巧妙地将不同文件的 .data 部分排序在之前或之后，以产生最小的填充量。它也根本不会重新排序目标文件和部分中的各个变量。如果您想尽可能紧密地打包，我认为您需要执行以下操作：

.data : {
    *(.about1008bytes)
    . = ((. + 1024 + 16 - 1) & ~(1024 - 1)) - 16
    *(.DMAbuf)
    *(.data)
}

使用 section 属性将缓冲区放置在 .DMAbuf 中，并尝试找到接近但不超过 1008 字节的其他数据变量，并将它们粘贴到 section .about1008bytes 中。

如果您想发疯，请使用gcc -fdata-sections 将每个数据对象放在其自己的部分中，使用 readelf 提取部分大小，将其提供给您编写的程序对它们进行排序以获得最佳打包，然后吐出一个块的链接描述文件以最佳顺序列出它们。

Answer 2

您应该在链接描述文件中定义一个特定的部分，并具有所需的对齐方式。

看着the man

对齐（exp）

返回与下一个 exp 边界对齐的当前位置计数器 (.) 的结果。 exp 必须是一个表达式，其值为 2 的幂。这相当于

(. + exp - 1) & ~(exp - 1)

ALIGN 不会改变位置计数器的值——它只是对其进行算术运算。例如，将输出 .data 节与前一节之后的下一个 0x2000 字节边界对齐，并将节内的变量设置为输入节之后的下一个 0x8000 边界：

SECTIONS{ ...
  .data ALIGN(0x2000): {
    *(.data)
    variable = ALIGN(0x8000);
  }
... }

本例中第一次使用 ALIGN 指定了节的位置，因为它被用作节定义的可选开始属性（参见可选节属性一节）。第二种用法简单地定义了一个变量的值。内置的 NEXT 与 ALIGN 密切相关。

作为一个例子，你可以定义你的部分

SECTIONS
{
  .myBufBlock ALIGN(16) :
  {
    KEEP(*(.myBufSection))
  } > m_data
}

然后你可以进入你的代码

unsigned char __attribute__((section (".myBufSection"))) buf[2048];

---

编辑

SECTIONS
{
  .myBufBlock 0x0x7FBF0 :
  {
    KEEP(*(.myBufSection))
  } > m_data
}

然后你可以进入你的代码

unsigned char __attribute__((section (".myBufSection"))) buf[16+2048+16];

您可以为您的 DMA 设置地址 &buf[16]，该地址将是 1k 对齐的。