snprintf() 使用 newlib nano 打印垃圾浮点数

Question

我是运行带有 ARM Cortex-M3 (STM32F205) 的裸机嵌入式系统。当我尝试将 snprintf() 与浮点数一起使用时，例如：

float f;

f = 1.23;
snprintf(s, 20, "%5.2f", f);

我把垃圾放进了 s。格式似乎受到尊重，即垃圾是一个格式正确的字符串，包含数字、小数点和两个尾随数字。但是，如果我重复 snprintf，字符串可能会在两次调用之间发生变化。

浮点数学似乎以其他方式工作，snprintf 与整数一起工作，例如：

snprintf(s, 20, "%10d", 1234567);

我使用带有 -u _printf_float 链接器开关的 newlib-nano 实现。编译器是 arm-none-eabi-gcc.

我确实非常怀疑内存分配问题，因为打印整数时没有任何问题，但浮点数的行为就好像它们在这个过程中被破坏了一样。 printf 系列函数使用浮点数而不是整数调用 malloc。

我在此上下文中使用的唯一不属于 newlib 的代码是我的 _sbrk()，malloc 需要它。

caddr_t _sbrk(int incr)
{
  extern char _Heap_Begin; // Defined by the linker.
  extern char _Heap_Limit; // Defined by the linker.

  static char* current_heap_end;
  char* current_block_address;

  // first allocation
  if (current_heap_end == 0)
      current_heap_end = &_Heap_Begin;

  current_block_address = current_heap_end;

  // increment and align to 4-octet border
  incr = (incr + 3) & (~3);
  current_heap_end += incr;

  // Overflow?
  if (current_heap_end > &_Heap_Limit)
    {
    errno = ENOMEM;
    current_heap_end = current_block_address;
    return (caddr_t) - 1;
    }

  return (caddr_t)current_block_address;
}

据我所知，这应该可行。似乎没有人用负增量调用它，但我猜这是由于 newlib malloc 的设计。唯一有点奇怪的是第一次调用 _sbrk 的增量为零。（但这可能只是malloc对堆起始地址的好奇。）

堆栈不应与堆冲突，因为两者大约有 60 KiB RAM。链接器脚本可能很疯狂，但至少堆和堆栈地址似乎是正确的。

Answer 1

snprintf 接受大小作为第二个参数。你可能想通过这个例子 http://www.cplusplus.com/reference/cstdio/snprintf/

/* snprintf example */
#include <stdio.h>

int main ()
{
  char buffer [100];
  int cx;

  cx = snprintf ( buffer, 100, "The half of %d is %d", 60, 60/2 );

  snprintf ( buffer+cx, 100-cx, ", and the half of that is %d.", 60/2/2 );

  puts (buffer);

  return 0;
}

Answer 2

由于其他人可能会被同样的虫子咬到，所以我 post 回答了我自己的问题。然而，@Notlikethat 的评论给出了正确答案。

这是不可偷窃的教训。我借用了 STMCubeMX 代码生成器附带的 gcc 链接描述文件。不幸的是，脚本和启动文件都被破坏了。

原始链接描述文件的相关部分：

_estack = 0x2000ffff;

及其在启动脚本中的对应项：

Reset_Handler:  
  ldr   sp, =_estack     /* set stack pointer */
...

g_pfnVectors:
  .word  _estack
  .word  Reset_Handler
...

第一个中断向量位置（0 处）应始终指向启动堆栈顶部。当到达复位中断时，它还会加载堆栈指针。（据我所知，后者是不必要的，因为 HW 在调用重置处理程序之前无论如何都会从第 0 个向量重新加载 SP。）

Cortex-M 堆栈指针应始终指向堆栈中的最后一项。启动时堆栈中没有任何项目，因此指针应指向实际内存上方的第一个地址，在本例中为 0x020010000。使用原始链接描述文件，堆栈指针设置为 0x0200ffff，这实际上导致 sp = 0x0200fffc（硬件强制字对齐堆栈）。在此之后堆栈错位 4.

我通过删除 _estack 的常量定义并将其替换为 _stacktop 来更改链接描述文件，如下所示。内存定义之前就在那里。我改了名字只是为了看看这个值在哪里使用。

MEMORY
{
FLASH (rx)      : ORIGIN = 0x8000000, LENGTH = 128K
RAM (xrw)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K
}

_stacktop = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);

在此之后 _stacktop 的值是 0x20010000，我的数字漂浮得很漂亮...使用双倍长度参数的任何外部（库）函数都可能出现同样的问题，因为 ARM Cortex ABI 指出调用外部函数时，堆栈必须对齐到 8 个八位字节。

snprintf() 使用 newlib nano 打印垃圾浮点数

snprintf() prints garbage floats with newlib nano

c

arm

embedded

printf

newlib