ARM GCC生产未对齐STRD

Question

我用GCC编写了一个ARM皮质M3的程序。

我的程序导致了一个硬故障，我正在试图排除它。

GCC版本是10.3.1，但我也用旧版本(即9.2)确认了这一点。

只有在启用优化时( (-O3). )才会发生硬错误。

有问题的功能如下：

void XTEA_decrypt(XTEA_t * xtea, uint32_t data[2])
{
    uint32_t d0 = data[0];
    uint32_t d1 = data[1];
    uint32_t sum = XTEA_DELTA * XTEA_NUMBER_OF_ROUNDS;

    for (int i = XTEA_NUMBER_OF_ROUNDS; i != 0; i--)
    {
        d1 -= (((d0 << 4) ^ (d0 >> 5)) + d0) ^ (sum + xtea->key[(sum >> 11) & 3]);
        sum -= XTEA_DELTA;
        d0 -= (((d1 << 4) ^ (d1 >> 5)) + d1) ^ (sum + xtea->key[sum & 3]);
    }

    data[0] = d0;
    data[1] = d1;
}

我注意到错误发生在直线上：

    data[0] = d0;

拆开这个，给我：

49          data[0] = d0;
0000f696:   lsrs    r0, r3, #5
0000f698:   eor.w   r0, r0, r3, lsl #4
0000f69c:   add     r0, r3
0000f69e:   ldr.w   r12, [sp, #4]
0000f6a2:   eors    r5, r0
0000f6a4:   subs    r2, r2, r5
0000f6a6:   strd    r2, r3, [r12]
0000f6aa:   add     sp, #12
0000f6ac:   ldmia.w sp!, {r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11, pc}
0000f6b0:   ldr     r3, [sp, #576]  ; 0x240
0000f6b2:   b.n     0xfda4 <parseNode+232>

具体而言，冒犯的界限是：

0000f6a6:   strd    r2, r3, [r12]

GCC生成的代码使用strd的未对齐内存地址，这在我的体系结构中是不允许的。

如何解决这个问题呢？

这是编译器的错误，还是代码混淆了GCC？

GCC身上有没有改变这种行为的旗帜？

上述函数属于外部库，因此我无法修改它。

然而，我更喜欢让GCC生成正确指令的解决方案，而不是修改代码，因为我需要确保这个bug实际上是被修复的，而且它不会潜伏在代码的其他地方。

更新

根据评论中的建议，我怀疑函数本身是用未对齐的数据调用的。

我检查了整个堆栈框架，所有以前的函数调用，我的代码不包含强制转换、缓冲区中的未对齐索引等，这与我最初设想的不同。

问题是缓冲区本身是不对齐的，因为它被定义为：

typedef struct {
    uint32_t var1;
    uint32_t var2;
    uint8_t var3;
    uint8_t buffer[BUFFER_SIZE];
    uint16_t var4;
    // More variables here...
} HDLC_t;

(然后由外部库强制转换为uint32_t )。

在var3和buffer之间交换位置解决了这个问题。

问题是，这个结构是在一个不在我控制范围内的库中定义的。

那么，GCC能不能在图书馆之间发现这个问题，或者把数据对齐，或者警告我这个问题？

Answer 1

那么，GCC能不能在图书馆之间发现这个问题，或者把数据对齐，或者警告我这个问题？

是的，它可以，它做，它必须这样做，以便符合C。如果您在默认设置下运行gcc并尝试将uint8_t指针(HDLC_t buffer成员)传递给需要uint32_t [2]的函数，则会发生这种情况。

警告:从不兼容的指针类型传递'XTEA_decrypt‘的参数2-warning兼容-指针-类型

这违反了约束，这意味着代码是无效的C，编译器已经告诉了您很多。请参阅当C编译器发现错误时，它必须做什么？，如果您希望阻止gcc C从无效的C代码中生成二进制可执行文件，您可以打开-pedantic-errors。

至于如何修复代码，如果您一直使用这个struct：memcpy，将buffer成员放入一个临时的uint32_t [2]数组中，然后将该数组传递给函数。

您也可以将struct成员声明为_Alignas(uint32_t) uint8_t buffer[100];，但是如果您可以修改结构，您最好重新安排它，因为_Alignas将插入3个浪费的填充字节。

Answer 2

最简单的方法是将data对齐到8字节。

您应该声明数组如下：

__attribute__((aligned(8))) uint32_t data[2];