GNU ARM 汇编程序将 mov 更改为 adds?

GNU ARM assembler changes mov into adds?

社区!

我有以下单行源文件,名为 first.S

mov R1, R2

我生成的目标文件如下:

$ arm-none-eabi-as -mcpu=cortex-m3 -march=armv7 -mthumb -c -o first.o first.S 

那我拆机了

$ arm-none-eabi-objdump -d first.o

first.o:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .text:

00000000 <.text>:
   0:   1c11        adds    r1, r2, #0

显然,本例中的两条指令(movadd)具有相同的预期效果。

但问题是:为什么?

根据 ARMv7-M 体系结构参考手册,mov 寄存器指令存在多种编码,但汇编程序选择将其编码为 add 指令。

任何文档中是否有描述此类决定的地方?

谢谢!

https://static.docs.arm.com/ddi0403/eb/DDI0403E_B_armv7m_arm.pdf#G11.5007716 , the move instruction's opcode is also 2bytes and therefore there is no advantage in using either of those. https://developer.arm.com/documentation/ddi0337/e/instruction-timing/processor-instruction-timings 所述,两条指令都使用 1 CPU 周期来完成。

然而,编码 T2 https://static.docs.arm.com/ddi0403/eb/DDI0403E_B_armv7m_arm.pdf#G11.5007716 会有一个空字节,这在某些情况下很糟糕(漏洞利用)。

但是我可以想象构建一个汇编器会更容易,它产生的操作码差异越小。

从thumb指令集开始,编码

0001110xxxnnnddd 

是一个

adds rd,rn,#xxx

它是更有效的编码IF修改标志对你来说没问题。

伪指令 mov rd,rn 意味着标志可以改变(文档中的 arm asm 和 gas 显然)。这样原始编码就可以了。

现在由反汇编程序来选择是否使用 if immed == 0 then print mov rd,rn vs adds rd,rn,#0,两者都是正确的反汇编。

现在高一低一寄存器的mov表示:

Unlike the low register MOV instruction described in MOV (2) on page A7-73, this instruction does not change the flags.

现在它进入了完全由汇编器而不是目标(不是 ARM)定义的汇编语言,以及可怕的统一语法等等。所以现在它变成了一个特定于工具的东西。例如,用于 thumb 的 Gnu 汇编程序不喜欢添加(非统一语法,我发现它更容易用于 thumb)你做一个添加并得到一个添加。

.thumb
add r0,r1,#0
mov r0,r1
adds r0,r1,#0
movs r0,r1

arm-none-eabi-as so.s -o so.o
so.s: Assembler messages:
so.s:5: Error: instruction not supported in Thumb16 mode -- `adds r0,r1,#0'

.thumb
add r0,r1,#0
mov r0,r1
movs r0,r1

00000000 <.text>:
   0:   1c08        adds    r0, r1, #0
   2:   1c08        adds    r0, r1, #0
   4:   1c08        adds    r0, r1, #0

不过用movs没问题

0x1c08 = 0x0001110000001000,这是一个添加拇指指令,在这一切开始时返回到 armv4t。

.syntax unified
.thumb
add r0,r1,#0
mov r0,r1
adds r0,r1,#0
movs r0,r1


   0:   f101 0000   add.w   r0, r1, #0
   4:   4608        mov r0, r1
   6:   1c08        adds    r0, r1, #0
   8:   0008        movs    r0, r1

所以现在在这种情况下,它是一种不同的汇编语言(相同的工具不同的汇编语言)

所以这种汇编语言支持 add 与 adds 和 mov 与 movs。

为了在没有 flahs 的情况下进行添加,您需要 thumb2 编码。没有flags的mov是高位寄存器 mov 0x4608 0100011000001000 0x46xx

adds 和往常一样,movs 现在被编码为左移,但不是反汇编 lsl r0,r1,#0,而是反汇编为 mov r0,r1,更多供您咀嚼而不是只是 mov 反汇编作为添加。为什么他们不使用 adds?这是另一个问题,如果你至少在旧的 arm arm 中查看 mov low registers 指令,它描述了它显示添加编码的标志发生了什么。但是如果你看一下 lsl 的描述,标志是不同的,lsl 不是一个带有标志的 mov 的替代品,至少如最长寿的 ARM ARM(用拇指)中所描述的那样。

好的,这是有道理的,他们对年长的手臂很有帮助。如果立即数为零,则没有进位,因此它被描述为与带符号的溢出标志一起设置为零。

Lsl 在一个文档和另一个文档中显示进位不变而不是零。因此,随着时间的推移,指令的实现可能发生了一些变化,或者 ARM ARMS 之一是错误的(经常发生)。


简短的回答,mov rd,rn 一直是伪指令,记录为 adds,反汇编程序可以选择以反汇编程序的任何方式打印出来。

汇编语言是由工具而不是目标定义的,因此该工具确定在其语法中使用哪个标志解决方案,并可以在添加、mov 高位寄存器、thumb2 编码或其他编码之间进行选择。

我们不知道,为什么问题,为什么选择一种编码而不是另一种编码,因为可能有相同的编码,通常选择较短的编码(thumb 与 thumb2 扩展)(x86 中的 xor 与带零的 mov 立即数作为直接)。但是 lsl vs add vs sub vs ...

您可以在 arm 文档(记录当时其工具的汇编语言)中找到其他伪指令,以及汇编程序添加到其汇编语言中的伪指令,如 nop。

.thumb
nop
mov r8,r8
mov r4,r4

00000000 <.text>:
   0:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
   2:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
   4:   1c24        adds    r4, r4, #0

现在的问题是他们为什么不打印出来:

   0:   1c08        mov r0,r1  ; (adds r0, r1, #0)

我也很喜欢反汇编程序如何暗示分号作为注释边界,而汇编语言奇怪地不支持它(就像地球上的所有其他汇编程序一样(大多数))。

当然,反汇编程序不知道创建该机器代码的汇编程序是什么,因此对于存在显示两者的伪指令的情况会很好。