编译arm代码的严重clang错误

Question

昨天，当我尝试为 arm（至少在 android arm-v7a 中）编译代码时，我在 clang 中发现了一个灾难性问题。看到这个小代码：

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

这里是调用memcpy这里生成的汇编代码：

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，任何ptr 地址都可以。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}

这段代码做了很多优化，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。此代码无法与奇数的ptr 地址一起正常工作，并创建SIGBUS 异常，该异常基于生成的汇编代码是正确的。 .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，因为我们已将参数定义为 unit32_t * 并且我们说该参数必须对齐。

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，尽管我们指定了uint32_t * 作为输入参数，但我们使用了__packed 说明符。正如standard 指定的那样，__packed 表示：

使用非对齐访问读取或写入打包类型的对象。

但是当我们看到生成的汇编代码时，我们会看到以下内容：

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。您仍然不能使用奇数地址进行引用，您将得到SIGBUS 异常。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 * 作为参数时的代码。

我认为这是一个非常严重的错误，会产生意想不到的结果，欢迎任何好的解决方案。

我使用 ndk 16 来解决这个问题，它使用 clang 5.0.3 作为编译器。

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。但从效率上来说，如果这个问题解决了会更好。

Answer 1

FWIW，clang，与 ARM C 编译器不同，不允许使用 __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。