c - 为什么会出现未对齐的内存访问错误？ [皮质 M4]

Question

我正在调试一段使用 Keil 编译器而不是 ARM-GCC 导致崩溃的代码。我不熟悉代码的历史，但是当我阅读更多内容时，我意识到代码中肯定至少存在严格的别名违规。然而，首先将我吸引到代码的错误是运行此代码段时未对齐的访问错误。

我很尴尬地承认我不是很清楚这种严格的别名违规的问题，并且想说服自己修复将解决问题，而不仅仅是掩盖导致未对齐错误的任何内容。

有人能帮我理解为什么我看到未对齐的访问错误吗？这是否与严格别名违规有关，如果是，那是如何表现出来的？

解决这个问题的最佳方法是什么？我已经将 sampleStruct 声明为 __packed 现在它似乎正在工作，但是对 sampleStruct 使用 union 会是更好的解决方案吗？或者更进一步，我需要复制结构的各个成员吗？

我仍在学习更多关于严格混叠规则的知识，但如果能朝正确的方向推进，我将不胜感激。

*注意:这是在 Cortex-M4 上的嵌入式系统中运行，永远不会在其他平台或硬件上运行。

拆机:

    0x00031DF0 9802      LDR           r0,[sp,#0x08]
        64:             structA->SessionCount = params.SessionCount; 
    0x00031DF2 60A0      STR           r0,[r4,#0x08]
        65:             structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f; 
    0x00031DF4 9806      LDR           r0,[sp,#0x18]
        65:             structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f; 
    0x00031DF6 B140      CBZ           r0,0x00031E0A
        65:             structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f; 
    0x00031DF8 EDDD0A05  VLDR          s1,[sp,#0x14]
    0x00031DFC ED9D0A06  VLDR          s0,[sp,#0x18]
    0x00031E00 EEB81A40  VCVT.F32.U32  s2,s0
    0x00031E04 EE800A81  VDIV.F32      s0,s1,s2
    0x00031E08 E001      B             0x00031E0E
        65:             structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f; 
    0x00031E0A ED9F0A1E  VLDR          s0,[pc,#0x78]
>   0x00031E0E ED840A03  VSTR          s0,[r4,#0x0C]
        66:             structA->Value = params.ValueLast; 
    0x00031E12 ED9D0A04  VLDR          s0,[sp,#0x10]
    0x00031E16 ED840A04  VSTR          s0,[r4,#0x10]
        67:             structA->SessionValueLow = params.ValueLow; 
    0x00031E1A ED9D0A07  VLDR          s0,[sp,#0x1C]
    0x00031E1E ED840A05  VSTR          s0,[r4,#0x14]
        68:             structA->SessionValueHigh = params.ValueHigh; 
    0x00031E22 ED9D0A08  VLDR          s0,[sp,#0x20]



58  case SESSION_INFO_HDL: {
59      AppParams_t params;
60      AppParamsRead(&params);
61      sampleStruct_t *structA      = (sampleStruct_t *) &pData->pValue[offset];
62      structA->TotalCount          = params.TotalCount;
63      structA->SessionId           = params.SessionId;
64      structA->SessionCount        = params.SessionCount;
65      structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f;
66      structA->Value               = params.ValueLast;
67      structA->SessionValueLow     = params.ValueLow;
68      structA->SessionValueHigh    = params.ValueHigh;
69      structA->Reserved = 0;
70      AttsSetAttr(SESSION_INFO_HDL, sizeof(*structA), &pData->pValue[offset]);
71      break;
72  }

代码片段:https://godbolt.org/z/Djebj2

typedef struct
{
    uint8_t           *pValue;          /*!< \brief Pointer to the data's value */
    uint16_t          *pLen;            /*!< \brief Pointer to the length of the data's value */
} data_t;

typedef struct sampleStruct {
    uint32_t TotalCount;
    uint32_t SessionId;
    uint32_t SessionCount;
    float    SessionValueAverage;
    float    Value;
    float    SessionValueLow;
    float    SessionValueHigh;
    uint32_t Reserved;
} sampleStruct_t;

typedef struct AppParams {
    uint32_t TotalCount;
    uint32_t SessionId;
    uint32_t SessionCount;
    uint32_t CalibrationThreshold;
    float    ValueLast;
    float    ValueTotal;
    uint32_t ValueNum;
    float    ValueLow;
    float    ValueHigh;
} AppParams_t;


void function ( uint16_t offset, data_t * pData )
{
    AppParams_t params;

    sampleStruct_t *structA      = (sampleStruct_t *) &pData->pValue[offset];
    structA->TotalCount          = params.TotalCount;
    structA->SessionId           = params.SessionId;
    structA->SessionCount        = params.SessionCount;
    structA->SessionValueAverage = params.ValueNum != 0 ? params.ValueTotal / params.ValueNum : 0.0f;
    structA->Value               = params.ValueLast;
    structA->SessionValueLow     = params.ValueLow;
    structA->SessionValueHigh    = params.ValueHigh;
    structA->Reserved = 0;
    AttsSetAttr(SESSION_INFO_HDL, sizeof(*structA), &pData->pValue[offset]);

    send_data ( SESSION_INFO_HDL, &pData->pValue[offset], sizeof(*structA) );
}

Answer 1

Cortex M4 支持以下指令的未对齐访问:

•LDR、LDRT•LDRH、LDRHT•LDRSH、LDRSHT•STR、STRT•STRH、STRHT

您发布的代码(甚至不会编译)使用不接受未对齐访问的指令的可能性很小。

您的代码的修改版本(只是为了使其编译)https://godbolt.org/z/X_77Bc

那么你为什么要得到 HF-s。

两个可能的答案。

“配置和控制寄存器”中的 UNALIGN_TRP 位已设置。如果设置了任何未对齐的访问将触发异常(exception)

您未显示的代码使用 LDM、STM、LDRD 或 STRD 指令，如果访问未对齐，则这些指令始终为 HF