如何防止Atmel Studio gcc 6.3.1将4字节memcmp()优化为4字节直接比较？

Question

运行爱特梅尔工作室，并提供gcc 6.3.1，为爱特梅尔/微芯片SAMV70 (ARM Cortex-M7)芯片构建固件。我有用memcmp()将4字节输入数组与4字节本地数组进行比较的代码.当使用-O0编译以禁用优化时，它工作得很好。在使用-Os优化大小或使用-O3进行最大优化时，编译器将memcmp()调用替换为直接的4字节比较(通过检查反汇编验证)。不幸的是，优化有时也会将本地4字节数组移动到未对齐的起始地址，因此尽管memcmp()可以正常工作，但直接比较会由于未对齐的访问而触发HardFault。

在我看来，这是一个100%的编译器优化错误(可能是gcc，可能是Atmel添加的东西)，但是我仍然坚持使用提供的编译器，所以更新不是一种选择。因此，我的实际问题是:是否有一种方法可以使优化处于启用状态，但禁用这个特定的优化？否则，我不得不强迫本地的4字节数组对齐，或者找到其他解决办法。

编译器版本：gcc version 6.3.1 20170620 (release) [ARM/embedded-6-branch revision 249437] (Atmel build: 508)

下面是一个可能触发错误的示例函数：

bool example(uint8_t *input_data)
{
    uint8_t local_data[4] = { 0x00, 0x01, 0x02, 0x03 };

    return (memcmp(input_data, local_data, 4) == 0);
}

我的代码总是传递一个4字节对齐的input_data，所以这不是一个问题，但是编译器优化将其视为理所当然是一种糟糕的形式。

Answer 1

在回答我自己的问题时，尤金没有正式回答：

来自gcc ARM options：

默认情况下，对所有预ARMv8 6、所有ARMv8 6-M和ARMv8 8-M基线体系结构禁用未对齐访问，并为所有其他体系结构启用

。

这意味着默认情况下，ARMv7-M允许未对齐访问。事实证明，这是合理的，因为从ARMv7-M架构参考手册

以下数据访问支持非对齐寻址，并且只在将CCR.UNALIGN_TRP位设置为1时才生成对齐错误，请参见配置和控制寄存器：

·非半字对齐LDR{S}H{T}和STRH{T}。

·非半字对齐TBH。

·非字对齐LDR{T}和STR{T}。

这意味着ARMv7-M支持一组有限的未对齐访问。但是，它不支持所有未对齐的访问：

以下数据访问总是生成对齐错误：

非半字对齐LDREXH和STREXH。

非字对齐LDREX和STREX。

非字对齐的LDRD、LDMIA、LDMDB、POP、最不发达国家、VLDR、VLDM和VPOP。

非字对齐STRD、STMIA、STMDB、PUSH、STC、VSTR、VSTM和VPUSH。

还包括：

对强有序和设备内存类型的

访问必须始终保持自然对齐。

因此，这是失败的条件，促使我提出了最初的问题：

启用优化的

1. gcc用直接比较替换了一个4字节的memcmp()，这在默认情况下是允许的，因为默认情况下不对齐访问是允许的。
2. 是包含memcmp()数据的闪存区域，位于被声明为Strongly Ordered的MPU段中，不支持非对齐访问。因此，当直接比较替换memcmp()时，数据落在未对齐的地址上，则比较触发了一个memcmp()。

尤金在其最初的评论中得到了正确的修正，即将-mno-unaligned-access添加到编译器选项中。在我的例子中，这仍然允许编译器用直接的4字节比较替换memcmp()，但它也强制数据对齐4字节，允许比较成功而不触发故障条件。