STM32

请教C语言字节对齐问题（float数据非4字节对齐进入HardDefault)

2019-12-20 21:46发布

站内问答 / STM32/STM8
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1》事情缘由：今天遇到一个bug，调试了大半天，最终锁定是字节对齐问题，但具体细节尚不清楚，请路过的大神帮忙指教，谢谢。
2》开发环境：stm32f103vct6 + Keil MDK - 5.23 + 未开启优化。
3》详细细节：本来程序是可以通过运行的，”手抽“将数组调动位置（由于调动位置，导致数组buf[]的起始地址开始满足4字节对齐，后来仅仅满足2字节对齐）。于是开启漫长的debug。。。
4》实际代码：删除部分无关代码，浓缩如下：
5》运行效果：如果注释掉aaa[]数组，程序正常执行；如果不注释掉aaa[]数组（注意：此时buf[]起始地址不满足4字节对齐），程序执行到下述位置，直接进入HardDefualt！！！
  1. uint8_t aaa[21];
  2. uint16_t buf[1000];
  3.                                
  4. #define data1                 (*((float *)((uint16_t *)(buf + 600))))
  5. #define data2                 (*((float *)((uint16_t *)(buf + 602))))
  6.        
  7. #define temp1                 (*((float *)((uint16_t *)addr + 0)))
  8. #define temp2                 (*((float *)((uint16_t *)addr + 2)))
  9.        
  10. #define ADDR_BASE        ((void *)((uint16_t *)buf + 600))
  11.        
  12. float func(void *addr)
  13. {
  14.         volatile float tmp;
  15.         tmp = temp1 + temp2; //程序执行到这里，直接进入HardDefault！！！
  16.         return tmp;
  17. }

  19. int main()
  20. {       
  21.         volatile float tmp;
  22.        
  23.         data1 = 1.1;
  24.         data2 = 3.3;
  25.        
  26.         board_init();
  27.        
  28.         tmp = func(ADDR_BASE);
  29.        
  30.         printf("buf = %u, tmp = %f ", (uint32_t)((void *)buf), tmp);
  31.        
  32.         while (1);
  33. }
复制代码
6》个人理解1：buf[]数组是uint16类型，因此系统默认会让buf[]数组满足2字节对齐，是否满足4字节对齐则是随机的。
7》个人理解2：由于Cortex-M3/M4默认是支持非对齐访问的（无外乎是多浪费几条指令，将非对齐最终转换为对齐访问），所以不明白此段代码为什么会进入HardDefualt，恳请指教，感谢！！！
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22条回答
擦鞋匠
2019-12-22 05:24
@laoshuhunya，@Gorgon_Meducer
首先，先感谢2位大神指导，非常感激...
其次，在发表本帖之前，我也翻阅过《Cortex-M3/M4 权威指南》，Page143中列举对齐相关有如下限制：
* 多加载/存储指令不支持非对齐传输。的确如laoshuhunya大神所言。
* 栈操作指令必须对齐。
* 排他操作指令必须对齐。
* 位段操作指令必须对齐。
根据我的实验，本次导致非对齐异常是因为使用LDRD指令（这个《权威指南》没有明确指出该指令会导致对齐异常，但仔细想想，既然是4字节指令，那么4字节对齐或许是默认要求吧），还请大神帮忙证实下，感谢。
最后，给出我实验截图，根据Gorgon_Meducer大神建议，其中第一张图是没有使用__packed关键字，第二张图使用__packed关键字（可见，使用对齐的确可以提升性能）。

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2018-3-9 10:01 上传

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