C语言 如何在ARM汇编程序中正确调用带浮点参数的函数?

mspsb9vt  于 2023-08-03  发布在  其他
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我在写一个C和汇编混合的程序。我会告诉你下面的程序的细节。
我使用C标准库函数printf(“%a”,value)。但我得到了相当不正确的输出。
这是汇编代码的一部分。写入文件mys.s:

...
    FLDS    S1, =1078530011
    FLDS    S2, =1066192077  
    FMULS   S3, S1, S2  
    FMRS    R4, S3  
    FMSR    S1, R4
    FLDS    S2, =1066192077
    FMULS   S3, S1, S2
    FMRS    R5, S3
    FMSR    S0, R5
    BL  putfloat
    MOV R13, R7
    ...

字符串
它实现了如下内容:

putfloat(1.1*1.1*3.1415927410125732)


'putfloat()'的实现如下所示:

void putfloat(float a) {
  printf("%a", a);
}


写入文件myc.c
输出应为:

0x1.e691e6p+1


但我得到了:

0x1.00000420a3ae7p+513


我使用gcc工具集来编译、组装和链接我的项目。
gcc版本是10.2.1 20210110(Raspbian 10.2.1-6+ rpi 1)
构建我的项目的命令如下:
第一个月
我想只关注程序的函数调用部分就足够了,除非我忽略了其他一些元素。
我使用gdb调试我的程序,在'BL putfloat'上设置一个断点。
因为我告诉过程调用标准是“硬”的,所以参数应该通过ARMv7-a架构的浮点协处理器中的寄存器s 0传递。

(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 5, mainentry () at ./output/95_float_new.s:292
292             BL      putfloat
(gdb) print $s0
$2 = 3.80132747


s 0中的值是相当正确的。
如果putfloat()以格式打印值,则终端上的输出show应为

0x1.e691e6p+1


但我得到了绝对错误的结果。

(gdb) n
0x1.00000420a3ae7p+513
293             MOV     R13, R7


如果有人能指出我错在哪里,我将不胜感激。
除了参数列表之外,还有什么会影响C库中函数的结果?
还是我没有按照手臂程序呼叫标准?
这是putfloat()的反汇编和一些关于寄存器的信息。

Breakpoint 2, mainentry () at ./output/95_float_new.s:292
292             BL      putfloat
(gdb) s
putfloat (a=3.80132747) at ./sysy/sylib.c:37
37        printf("%a\n", a);
(gdb) disassemble 
Dump of assembler code for function putfloat:
   0x00010aa4 <+0>:     push    {r7, lr}
   0x00010aa6 <+2>:     sub     sp, #8
   0x00010aa8 <+4>:     add     r7, sp, #0
   0x00010aaa <+6>:     vstr    s0, [r7, #4]
   0x00010aae <+10>:    vldr    s15, [r7, #4]
   0x00010ab2 <+14>:    vcvt.f64.f32    d7, s15
   0x00010ab6 <+18>:    vmov    r2, r3, d7
   0x00010aba <+22>:    movw    r0, #4576       ; 0x11e0
   0x00010abe <+26>:    movt    r0, #1
=> 0x00010ac2 <+30>:    blx     0x1040c <printf@plt>
   0x00010ac6 <+34>:    nop
   0x00010ac8 <+36>:    adds    r7, #8
   0x00010aca <+38>:    mov     sp, r7
   0x00010acc <+40>:    pop     {r7, pc}
End of assembler dump.
(gdb) print (char*)0x111e0
$1 = 0x111e0 "%a\n"
(gdb) info r
r0             0x111e0             70112
r1             0x420a3ae7          1107966695
r2             0x60000000          1610612736
r3             0x400e691e          1074686238
r4             0x405d2b0b          1079847691
r5             0x407348f3          1081297139
r6             0x10478             66680
r7             0xbefffb0c          3204446988
r8             0x0                 0
r9             0x0                 0
r10            0xb6fff000          3070226432
r11            0x0                 0
r12            0xbefffb48          3204447048
sp             0xbefffb0c          0xbefffb0c
lr             0x108cc             67788
pc             0x10ac2             0x10ac2 <putfloat+30>
cpsr           0x60000030          1610612784
fpscr          0x80000010          -2147483632


这是我的完整代码

.section .data
global1:
.zero   4
global2:
.zero   4
global3:
.zero   4
global4:
.zero   4
global5:
.zero   4
global6:
.zero   4
global7:
.zero   4
global8:
.zero   4
global9:
.zero   4
global10:
.zero   4
global11:
.zero   4
global12:
.zero   4
global13:
.zero   4
global14:
.zero   4
global15:
.zero   4
.section .bss
.section .text
.global main
.extern putint
.extern getint
.extern getch
.extern putch
.arch armv7-a
.arm
error:
    PUSH    {R7, R14}
    MOV R7, R13
errorentry:
    LDR R0, =101
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =114
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =114
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =111
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =114
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =10
    BL  putch
    MOV R13, R7
    B   errorendlabel
errorendlabel:
    POP {R7, R15}
    POP {R7, R15}
.pool
ok:
    PUSH    {R7, R14}
    MOV R7, R13
okentry:
    LDR R0, =111
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =107
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =10
    BL  putch
    MOV R13, R7
    B   okendlabel
okendlabel:
    POP {R7, R15}
    POP {R7, R15}
.pool
assert:
    PUSH    {R7, R14}
    PUSH    {R4, R5}
    MOV R7, R13
    MOV R4, R0
assertentry:
    LDR R0, =0
    CMP R4, R0
    LDR R5, =0
    MOVEQ   R5, #1
    LDR R0, =0
    CMP R5, R0
    BEQ assertlabel1
    B   assertlabel2
assertlabel2:
    BL  error
    MOV R13, R7
    B   assertlabel3
assertlabel3:
    B   assertendlabel
assertendlabel:
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
assertlabel1:
    B   assertlabel3
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
.pool
float_abs:
    PUSH    {R7, R14}
    PUSH    {R4, R5}
    SUB R13, R13, #4
    MOV R7, R13
    MOV R4, R0
float_absentry:
    FMSR    S1, R4
    FLDS    S2, =0
    FCMPS   S1, S2
    FMSTAT
    LDR R5, =0
    MOVLT   R5, #1
    LDR R0, =0
    CMP R5, R0
    BEQ float_abslabel4
    B   float_abslabel5
float_abslabel5:
    FLDS    S1, =0
    FMSR    S2, R4
    FSUBS   S3, S1, S2
    FMRS    R5, S3
    MOV R0, R5
    ADD R13, R13, #4
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
float_absendlabel:
    ADD R13, R13, #4
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
float_abslabel4:
    MOV R0, R4
    ADD R13, R13, #4
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
    ADD R13, R13, #4
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
.pool
float_eq:
    PUSH    {R7, R14}
    PUSH    {R4, R5, R6}
    SUB R13, R13, #12
    MOV R7, R13
    MOV R4, R0
    MOV R5, R1
float_eqentry:
    FMSR    S1, R4
    FMSR    S2, R5
    FSUBS   S3, S1, S2
    FMRS    R6, S3
    MOV R0, R6
    BL  float_abs
    MOV R13, R7
    MOV R4, R0
    FMSR    S1, R4
    FLDS    S2, =897988541
    FCMPS   S1, S2
    FMSTAT
    LDR R5, =0
    MOVLT   R5, #1
    LDR R0, =0
    CMP R5, R0
    BEQ float_eqlabel7
    B   float_eqlabel8
float_eqlabel8:
    FLDS    S1, =1065353216
    vcvt.s32.f32    S2, S1
    FMRS    R0, S2
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5, R6}
    POP {R7, R15}
float_eqendlabel:
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5, R6}
    POP {R7, R15}
float_eqlabel7:
    LDR R0, =0
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5, R6}
    POP {R7, R15}
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5, R6}
    POP {R7, R15}
.pool
main:
    PUSH    {R7, R14}
    PUSH    {R4, R5}
    SUB R13, R13, #12
    MOV R7, R13
mainentry:
    LDR R1, =1107966695
    LDR R0, =1107966695
    BL  float_eq
    MOV R13, R7
    MOV R4, R0
    MOV R0, R4
    BL  assert
    MOV R13, R7
    FLDS    S1, =1078530011
    FLDS    S2, =1066192077
    FMULS   S3, S1, S2
    FMRS    R4, S3
    FMSR    S1, R4
    FLDS    S2, =1066192077
    FMULS   S3, S1, S2
    FMRS    R5, S3
    FMSR    S0, R5
    BL  putfloat
    MOV R13, R7
    LDR R0, =32
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =10
    BL  putch
    MOV R13, R7
    LDR R0, =0
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
mainendlabel:
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
    ADD R13, R13, #12
    POP {R4, R5}
    POP {R7, R15}
.pool

dl5txlt9

dl5txlt91#

堆栈错位

你需要在任何“公共接口”上将堆栈指针对齐8个字节,这包括对C函数的任何调用。你的SUB R13, R13, #12把这个搞砸了,因为12不是8的倍数。
当调用一个未对齐的堆栈时,库函数通常会出现错误行为,尽管在其他情况下,症状通常只是崩溃,例如。glibc scanf从不对齐x86-64上的RSP的函数调用时,分段错误。有趣的是,这里的结果不是崩溃,而是不正确的输出。通过反汇编printf的代码可以找到原因。如果我这样做,我会回来的。

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