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

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. }

  18. int main()
  19. {       
  20.         volatile float tmp;
  21.        
  22.         data1 = 1.1;
  23.         data2 = 3.3;
  24.        
  25.         board_init();
  26.        
  27.         tmp = func(ADDR_BASE);
  28.        
  29.         printf("buf = %u, tmp = %f ", (uint32_t)((void *)buf), tmp);
  30.        
  31.         while (1);
  32. }
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
Gorgon_Meducer
2019-12-23 08:48
LDRD 只支持一种非对齐模式,也就是“地址对齐到了word,但是没有对齐到double-word”,楼主的地址明显是对齐到Byte了,所以会产生hardfault。

__packed影响性能是必然的,因为它就是告诉编译器,目标指针可能是非对齐的,因此应该用“若干个小的对齐的数据操作”来“拼接出”一个大的数据类型的操作,性能有影响是必然的。
楼主的情况主要是强制类型转换导致的——因为强制类型转换的时候,实际上导致编译器丢失了对指针类型的追踪能力,因此无法产生正确的代码。

关于对齐,我专门写过三篇文章,深入浅出的讨论过所有相关的细节。

http://mp.weixin.qq.com/s/WRaJQ8gD22OhLPvhM0dHew

http://mp.weixin.qq.com/s/Lj7uTdgjYoA3ZbGyUJXI9w

http://mp.weixin.qq.com/s/mFvBXRNrJBB-kdFtOyKutg


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