在 ARM 程序集中将堆栈指针从 4 字节对齐 8 字节答案

【问题标题】：Aligning a Stack pointer 8 byte from 4 byte in ARM assembly在 ARM 程序集中将堆栈指针从 4 字节对齐 8 字节
【发布时间】：2013-11-19 12:22:04
【问题描述】：

如何将堆栈指针对齐到 8 字节，现在在 ARM 中对齐为 4 字节。根据我的理解，如果堆栈指针指向某个地址，如 0x4 、0x8、0x12 和 0x16 等，则它是 4 字节对齐的。

因此，将堆栈指针对齐为 8 字节意味着它应该指向 0x8 、0x16 、0x24 和 0x32 等地址。

现在如何将 4 字节堆栈指针对齐到 8 字节对齐指针？

【问题讨论】：

ARM EABI 告诉 SP 应该是 8 字节对齐的，在这种情况下你让它对齐到 8？你在写汇编吗？
是的，我正在尝试用汇编语言编写
我认为一种简单的方法可以实现，当您编写汇编时，即使您不使用它们，也总是将 2 个寄存器推到一起 - 所以不要推奇数个寄存器。我不知道这是否是一个成语，但这会让你的生活更轻松，然后特别是向上或向下舍入，这可能会根据硬件配置发生变化。（很可能不是:)）
@auselen 请在你的答案中添加它，我在两条指令中这样做，比如和 r4, sp, #4 , sub sp, sp, r4 ，知道它是否正常

标签： c memory arm

【解决方案1】：

不要尝试自己手动对齐sp，而是push 再注册一个来对齐。例如，而不是

push {r3, r4, lr}

在列表中再添加一个寄存器以轻松对齐到 8。

push {r1, r3, r4, lr}

这可能感觉像是额外的内存访问，但通常缓存使用比原生字长更宽的位向量。

另一个注意事项是，如果您不进行外部调用或接收，则无需强迫自己正确进行堆栈对齐。因此，如果您有封闭的盒子组装例程，它不调用外部世界或接收一些，只要它不占用您自己的负载，您就可以忍受损坏的堆栈对齐。

【讨论】：

感谢 ausleen 的回答，但仍然不明白如何将额外的寄存器推送到堆栈将使 sp 8 字节对齐，以及我如何将它集成到一个简单的 IRQ 处理程序中，在调用 C 调度例程之前我有将 sp 从 4 字节变为 8 字节。
问题是为什么它不是从 8 字节开始对齐的？
@AmitSinghTomar infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.faqs/…
SP 在你的代码被执行时自动 8 字节对齐，前提是调用者遵守 AtPCS（确实如此，不是吗？）。别担心。

【解决方案2】：

将指针 up 移动到最近的 8 字节边界，但如果它已经是 8 的倍数，则保持不变（伪代码 - 如果在C）：

p = (p + 7) & ~7;

或类似地将其向下移动到最近的 8 字节边界：

p = p & ~7;

【讨论】：

假设我指向地址 0100（4 字节对齐）并且执行 p=p&~7 给我值 0 ，那么它将如何对齐 8 字节？
如果 p = 100（十进制），那么 p = p & ~7 将使 p = 96。
对不起@Paul，但我的意思是二进制的 0100，十进制的 4。
OK - 小数点 4 的值将按预期变为 0，即 8 的倍数。任何不是 8 的倍数的都将向下舍入到最接近的 8 倍数。跨度>
是的@Paul，明白你的意思，0 是其他数字的倍数。

【解决方案3】：

由于堆栈减少

bic sp, sp, #7

应该足够了。借助 EABI，您可以使用 r12 或 r0-r3 来（重新）存储之前的值。

所有这些都应该只在汇编中完成；在 C 语言中，您可以依赖正确对齐的堆栈指针，并尝试在那里更改它可能会使您的程序崩溃。

编译器注意正确对齐；调用中断时可能会发生未对齐的堆栈。一些 CPU（例如 Cortex-M3）具有特殊寄存器 (STKALIGN)，可用于输入 8 位堆栈对齐的 irq。

【讨论】：

@encs 我在这里也有同样的疑问，我向 paul 指出，如果我有 4 字节对齐的 SP，说 sp=0x4 是二进制 0100，现在做 bic sp,sp,#7会给我 sp=0 根本不是 8 个字节对齐的。
抱歉@encs，我没听明白，你是说 sp==0 是 8 字节对齐的吗？
哦，我真的很困惑。sp==0 也是 4 字节，对吧？
是的；以及 23 字节和 42 字节对齐；）它可能是最对齐的地址
所以任何地址 lke 0x0 ,0x8 0x16,0x24 和 0x32 都是 8 字节对齐的，对吧？

【解决方案4】：

如果您正在编写叶函数（没有子程序调用），请不要打扰。

您完全可以使用 4 字节对齐的 SP，因为此要求是由于 ldrd 和 strd 指令需要地址为 8 的倍数。因此，如果您正在编写的函数没有调用您不知道的任何子例程，那么确实没有必要这样做。（无论如何，ldrd 和 strd 都很少使用）

无论如何，当您的函数从更高级别的语言调用时，SP 已经是 8 字节对齐的。

如果你希望 SP 是 8 字节对齐的，要么不要碰它，要么只保留偶数个寄存器。

【讨论】：

谢谢@Jake 这个调用是否会对齐堆栈指针 8 字节对齐的 STMD sp!,{r0-r3,r12,r14}，如果是这样，那么如何保留偶数个寄存器将对齐 sp 到 8字节？
同样在此链接infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.faqs/… 中，armv7 中的中断处理明确努力将 sp 与 AND r1,r1,#4 SUB sp,sp,r1 对齐到 8 个字节。

【解决方案5】：

如果你无法控制你得到的SP的值，并且你想在8字节的边界上对齐SP（例如，调用一个子程序），那么下面的序列这样做，不使用任何其他寄存器：

; Check if SP is aligned on 8 bytes boundary.
tst sp, #0x7
; If SP is aligned on 8 bytes boundary, then we skip a word on the stack
; and then save SP. This consumes 8 bytes on the stack but keeps SP
; aligned on 8 bytes boundary.
streq sp, [sp, #-8]!
; If SP is aligned on 4 bytes boundary, then we save SP. This consumes
; 4 bytes on the stack and also aligns SP on 8 bytes boundary.
strne sp, [sp, #-4]!
; Here, SP is aligned on 8 bytes boundary, and the previous value of SP
; is stored on the top of the stack.

; For example, let's call some subroutine...
blx lr

; In order to restore the original value of SP, just load the value
; at the top of the stack.
ldr sp, [sp]

请注意，上面的代码假定：

您在 ARM 32 位模式下运行（例如，ARMv5、ARMv6、ARMv7、AArch32...）。
SP 至少在 4 个字节的边界上对齐，这通常是因为堆栈被视为一个字数组。

【讨论】：