编译时寄存器检查 Thumb-2 代码

Question

在 Thumb-2 代码中，在大多数指令中不可能使用寄存器 8-15，而在 ARM 代码中这是可能的。因此，以下程序集给出运行时非法指令错误：

        .syntax unified
        .fpu    vfp
        .thumb
        .text
        .globl  main
main:
        str r12,[sp,#-4]    @ r12 is too high, source register is 3 bits wide

然而，我在编译时没有收到警告，即使我使用 -Wall:

pi@rasppi:~/ctests$ arm-linux-gnueabihf-as -Wall -o high.o high.s 
ARM GAS  high.s                         page 1


   1                                    .syntax unified
   2                                    .fpu    vfp
   3                                    .thumb
   4                                    .text
   5                                    .globl  main
   6                            main:
   7 0000 4DF804CC                      str r12,[sp,#-4]
pi@rasppi:~/ctests$ arm-linux-gnueabihf-gcc -Wall -o high high.o 
pi@rasppi:~/ctests$ ./high 
Illegal instruction
pi@rasppi:~/ctests$ file high
high: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-armhf.so.3, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=c9d90a7d6386bf97a18f9da87a7b2ce422402659, not stripped

有没有什么工具可以在编译时检查非法指令？

Answer 1

R0-R7 限制仅适用于 16 位 Thumb，不适用于 32 位 Thumb-2（参见 here). The 32-bit STR.W has 4 bits for the register (encodings here）。事实上，GCC确实在生成一条STR.W指令（4DF804CC）。

非法指令可能是您的目标不支持Thumb-2造成的。您应该正确定义您的目标（-mthumb、-march、-mcpu、-mfpu、...）以便汇编器知道什么可以使用什么不能使用。

现在您已经添加了 Raspberry Pi 3，B 型，我会尝试这些标志：-march=armv8-a+crc -mtune=cortex-a53 -mfpu=crypto-neon-fp-armv8 -mfloat-abi=hard（来自 here）。由于它是 64 位 ARM，问题不是它不支持 Thumb-2，而是你不能在你的程序中切换 AArch64 <-> AArch32。

Answer 2

一个问题是您在符号 main 处有 Thumb 代码，但没有将其注释为 Thumb 符号。因此，链接器不会设置符号地址的 lsb，因此在运行时，调用以 ARM 状态到达那里，随后在 Thumb 编码上阻塞。要解决这个问题，您需要添加 .thumb_func annotation:

...
.globl main
.thumb_func
main:
...

有了它，当您运行从该代码的末尾进入任何 code/data/unmapped 页面时，它很可能仍然因未定义的指令或段错误而崩溃。您实际上需要从 main.

return

您最初的假设是不正确的，因为如果它是您怀疑的寄存器使用问题，它甚至不会assemble。 "tool that can be used to check for illegal instructions at compile time"是assembler.

编译时寄存器检查 Thumb-2 代码

Compile-time register checks for Thumb-2 code

assembly

arm

compiler-warnings

thumb