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我最近在使用 Assembly 编程时遇到了 ARM Cortex-A8 的一个奇怪行为。每当我 MOV 任何东西到 R4 时，我的程序就会崩溃(下面的堆栈转储)
10-14 09:48:43.117: INFO/DEBUG(3048): Build fingerprint: 'google/soju/crespo:2.3.6/GRK39F/189904:user/release-keys'
10-14 09:48:43.121: INFO/DEBUG(3048): pid: 7082, tid: 7082 >>> neontests <<<
10-14 09:48:43.121: INFO/DEBUG(3048): signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 00000001
10-14 09:48:43.125: INFO/DEBUG(3048): r0 00000001 r1 afa025b6 r2 00000000 r3 bec77051
10-14 09:48:43.128: INFO/DEBUG(3048): r4 00000001 r5 bec7704c r6 00000001 r7 00000004
10-14 09:48:43.128: INFO/DEBUG(3048): r8 00000005 r9 00000000 10 4214cca4 fp 800a5368
10-14 09:48:43.128: INFO/DEBUG(3048): ip afa03110 sp bec77010 lr afa0133b pc afd37b42 cpsr 60000030
10-14 09:48:43.132: INFO/DEBUG(3048): d0 0000000200000053 d1 0000000400000074
10-14 09:48:43.132: INFO/DEBUG(3048): d2 000000060000006f d3 0000000800000070
10-14 09:48:43.132: INFO/DEBUG(3048): d4 006f0065006e002e d5 007300650074006e
10-14 09:48:43.136: INFO/DEBUG(3048): d6 0000000c00000005 d7 0000002000000015
10-14 09:48:43.136: INFO/DEBUG(3048): d8 0000000c00000005 d9 0000002000000015
10-14 09:48:43.140: INFO/DEBUG(3048): d10 0000000000000000 d11 0000000000000000
10-14 09:48:43.140: INFO/DEBUG(3048): d12 0000000000000000 d13 0000000000000000
10-14 09:48:43.140: INFO/DEBUG(3048): d14 0000000000000000 d15 0000000000000000
10-14 09:48:43.144: INFO/DEBUG(3048): d16 800220e8401644a8 d17 bff0000000000000
10-14 09:48:43.144: INFO/DEBUG(3048): d18 3ff0000000000000 d19 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d20 0000000000000000 d21 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d22 3ff0000000000000 d23 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d24 3ff0000000000000 d25 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d26 0000000000000000 d27 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d28 0000000000000000 d29 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): d30 0000000000000000 d31 0000000000000000
10-14 09:48:43.148: INFO/DEBUG(3048): scr 20000012
10-14 09:48:43.195: INFO/DEBUG(3048): #00 pc 00037b42 /system/lib/libc.so
10-14 09:48:43.195: INFO/DEBUG(3048): #01 pc 00001338 /system/lib/liblog.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #02 pc 00001482 /system/lib/liblog.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #03 pc 00000c54 /data/data/neontests/lib/libneon_tests.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #04 pc 00017e34 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #05 pc 0004968c /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #06 pc 0004ee62 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #07 pc 0001d034 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #08 pc 000220e4 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #09 pc 00020fdc /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.199: INFO/DEBUG(3048): #10 pc 0005fdde /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #11 pc 00067b52 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #12 pc 0001d034 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #13 pc 000220e4 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #14 pc 00020fdc /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #15 pc 0005fc40 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #16 pc 0004c126 /system/lib/libdvm.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #17 pc 00032572 /system/lib/libandroid_runtime.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #18 pc 0003341e /system/lib/libandroid_runtime.so
10-14 09:48:43.203: INFO/DEBUG(3048): #19 pc 00008cca /system/bin/app_process
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): #20 pc 00014b52 /system/lib/libc.so
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): code around pc:
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afd37b20 18801889 c003f810 c003f801 d2f93b01
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afd37b30 bf00bdf0 2200b510 3201e003 4618b90b
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afd37b40 5c83e004 42a35c8c 1b18d0f7 bf00bd10
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afd37b50 b152b530 5cc42300 42ac5ccd 1b60d001
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afd37b60 b114e004 429a3301 2000d1f5 bf00bd30
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): code around lr:
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afa01318 fffffff4 00001e20 b088b570 4615460c
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afa01328 b9099001 447c4c28 46204928 f7ff4479
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afa01338 2800edc4 4926d02e 22034620 f7ff4479
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afa01348 b338edc2 46204923 f7ff4479 b308edb6
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): afa01358 46204921 f7ff4479 b1d8edb0 4620491f
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): stack:
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fd0 800a5368
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fd4 afd1c701 /system/lib/libc.so
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fd8 bec771f0
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fdc bec77051
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fe0 0000ce60
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fe4 000003fa
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fe8 ffff0208
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76fec bec7704c
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76ff0 000003ff
10-14 09:48:43.207: INFO/DEBUG(3048): bec76ff4 00000000
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec76ff8 00000003
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec76ffc 00000004
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77000 80400d90 /data/data/neontests/lib/libneon_tests.so
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77004 bec7704c
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77008 df002777
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec7700c e3a070ad
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): #00 bec77010 00000001
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77014 afa0133b /system/lib/liblog.so
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): #01 bec77018 80400420 /data/data/neontests/lib/libneon_tests.so
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec7701c 00000004
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77020 bec7701c
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77024 00000001
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77028 80400d90 /data/data/neontests/lib/libneon_tests.so
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec7702c 00000014
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77030 00000000
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77034 00000000
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77038 bec7704c
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec7703c afd4d5c8
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77040 00000001
10-14 09:48:43.210: INFO/DEBUG(3048): bec77044 afa01487 /system/lib/liblog.so
编辑:上面的堆栈转储是以下代码的结果(抱歉，GNU 程序集高亮显示在这里似乎有点奇怪):
.arm
.global asm_test
asm_test:
mov r0, #4 @make sure r0 is not the same as r4
mov r4, #1 @move to r4 something different from r0
mov pc, lr @return from function
我从( native )C 调用它如下:
#include <jni.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <arm_neon.h>
#include <android/log.h>
#include "com_something_neontests_NativeLib.h"
extern volatile int asm_test(void);
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_something_neontests_NativeLib_asmTry
(JNIEnv * env, jobject obj)
{
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "com.something.neontests", "Start!");
asm_test();
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "com.something.neontests", "Done!");
return 0;
}
以下是我注意到的一些事情。首先，每当我为 R4 赋值时，无论是 MOV R4, #2 还是 ADD R4, R0, R1，结果 确实在程序崩溃之前在 R4 中，但同样的结果也总是在 R0 中结束。我还发现我可以从堆栈中POP 东西到 R4 中。没有其他寄存器表现出同样的行为。汇编代码使用 Android NDK 编译，我相信它使用 GCC 4.4.3。我在几部 Android 手机上对其进行了测试，一切似乎都是一致的。
我知道所有寄存器都是这样划分的，R0-R3 接受参数，R4-R12 是变量寄存器，然后是特殊寄存器等等。也许这种行为是由某种我从未听说过的 C 调用约定引起的？是否对此有解释，是否符合预期？
干杯! =)
更新:
正如@Graham 善意指出的那样，r4(或者v1)是一个应该保留的变量寄存器。然而，在 link在他的回答中提供，ARM 文档本身使用 v1 寄存器，首先将其结果与另一个保留寄存器的值一起保存在堆栈中:
STMDB sp!,{v1,lr}
LDR v1,[a2,#0]
然后检索它们的值。当我编译这段代码时，它会像我原来的那样崩溃，但是
STMDB sp!,{v1,lr}
LDR v2,[a2,#0]
不会(注意 v2 而不是 v1)。
最佳答案
我们试图解释的是，如果你想在函数中使用 r4，你需要这样做:
.globl asm_test
asm_test:
stmdb r13!,{r4}
mov r0, #4 @make sure r0 is not the same as r4
mov r4, #1 @move to r4 something different from r0
ldmia r13!,{r4}
mov pc, lr @return from function
否则你会留下一颗定时炸弹，它会在路上的某个时刻爆炸。编译器已经为更高级函数中的某些东西分配了 r4，并且根据规则，没有人可以更改该寄存器，以便更高级别的调用不必保护 r4，通过在正确的时间和位置搞砸它来创建问题，如何问题的行为取决于代码。并将解释为什么其他寄存器在这种情况下不敏感。有时，当您执行此操作时，您实际上不会崩溃，有时可能字符串打印错误或循环重复或提前退出。
要查看发生了什么，请反汇编有问题的函数(不是源代码，而是反汇编)。加上调用它的函数和调用它的函数，直到 r4 出现在其中一个周围的函数中。检查 r4 的用途。
如果您的 asm_test() 调用函数具有在 asm_test() 调用之前和之后使用的局部变量，您也可以更改行为，优化器将它们保存在寄存器中，同时优化器不会一起删除代码:
void fun ( void )
{
int r;
r=10;
asm_test();
r++;
}
优化器会完全删除上面代码中的 r，但是:
int fun ( int a, int b, int c, int d )
{
int e;
e=a+b+c+d;
b=asm_test(a+d);
e+=b;
return(e);
}
创建的内容足以强制编译器构建堆栈框架。
00000000 <fun>:
0: e0811000 add r1, r1, r0
4: e92d4010 push {r4, lr}
8: e0830000 add r0, r3, r0
c: e0814002 add r4, r1, r2
10: e0844003 add r4, r4, r3
14: ebfffffe bl 0 <asm_test>
18: e0840000 add r0, r4, r0
1c: e8bd8010 pop {r4, pc}
r4 是本例中的变量 e(围绕 asm_test 调用)，通过弄乱 r4，您将更改函数 fun() 返回的内容。例如，如果该值从未在调用 fun 时使用过，那么您对 r4 的修改将不会被注意到。
编译器遵循调用约定规则并期望所有被调用者也遵守，如果你搞砸了它崩溃/失败的方式从没有影响到非常严重，所以你需要遵守你的那些调用约定汇编。
关于android - 无法写入 ARM 寄存器 R4 : feature or bug?，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/7768812/
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