assembly - GNU 作为 : how to load a . bss/.data 符号到寄存器？

Question

我的问题非常基本。我正在用汇编程序制作我的第一个裸机程序。架构是 ARMv7-M，我使用 GNU as，并使用 UAL 编写。

我在 .bss(或 .data，没关系)中有一个变量声明如下:

.lcomm a_variable, 4

然后我想在程序中的某个地方读取它的值。为此，我首先将其地址加载到寄存器中，然后将变量本身的值加载到另一个寄存器中:

adr     r0, a_variable
ldr     r1, [r0, #0]

到目前为止一切顺利。编译的对象包含我的 a_variable 符号:

00000000 b a_variable

生成的指令如下所示:

0:  f2af 0004   subw    r0, pc, #4
4:  6801        ldr     r1, [r0, #0]

当我想将对象链接到结果图像时，问题就开始了。 ld 将 a_variable 符号重新定位到新地址的最终 .bss 部分中:

20001074 b a_variable

但最终代码保持不变，程序确实尝试从地址 0x0 读取 a_variable，而不是从 0x20001074 读取。

我希望 ld 以某种方式替换新地址，因为当您链接由 GCC 编译的对象时，它似乎会这样做。我的意思是，如果我编写一段 C 代码做类似的事情:

static int a_variable;
void foo(void)
{
    a_variable = 5;
}

...然后我在目标文件中得到以下说明:

0:  f240 0300   movw    r3, #0
4:  f2c0 0300   movt    r3, #0
8:  2005        movs    r0, #5
a:  6018        str r0, [r3, #0]

...但最终图像如下所示:

800c:       f242 338c       movw    r3, #9100       ; 0x238c
8010:       f2c0 0301       movt    r3, #1
8014:       2005            movs    r0, #5
8016:       6018            str     r0, [r3, #0]

So ld 似乎已用真实地址替换了左侧的占位符。

我的问题是为什么这在手写汇编代码的情况下不起作用？我错过了什么？

Answer 1

ADR 指令仅在与同一节和源文件中定义的附近符号(Thumb2 模式下为 +/- 4095)一起使用时才有效。 GNU 汇编器应该在引用不同部分中的符号时给出错误。在 ARM 模式下，您的代码会生成 Error: symbol .bss is in a different section错误，但显然 GAS 在 Thumb 模式下处理 ADR 指令的方式存在一个错误，导致它默默地接受它。

相反，您可以使用 LDR 或 MOVW/MOVT 指令将任意 32 位常量(包括地址)加载到寄存器中。 LDR 指令会将地址放入常量池中并从那里加载它，而 MOVW/MOVT 指令则分两步形成常量，就像编译器一样。前一条指令仅占用 6 个字节(2 个指令，4 个常量)，后两条指令占用 8 个字节。例如:

    .syntax unified
    .arch armv7-m
    .code 16

    .bss
    .lcomm a_variable, 4

    .text

    ldr     r1, =a_variable
    movw    r2, #:lower16:a_variable
    movt    r2, #:upper16:a_variable

组装、链接和拆卸时会给出:

$ arm-linux-gnueabi-as -o test.o test.s
$ arm-linux-gnueabi-ld -Tbss=f0000000 test.o
arm-linux-gnueabi-ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000010074
$ arm-linux-gnueabi-objdump -d a.out
...    
00010074 <.text>:
   10074:       4902            ldr     r1, [pc, #8]    ; (10080 <__bss_start-0x10f80>)
   10076:       f240 0200       movw    r2, #0
   1007a:       f2cf 0200       movt    r2, #61440      ; 0xf000
   1007e:       0000            movs    r0, r0
   10080:       f0000000        .word   0xf0000000