问题描述
我正在尝试学习一些汇编，特别是 ARM64。
我正在尝试将一个 16 位整数数组初始化为某个固定值 (123)。
这是我所拥有的：
.global _main
.align 2
_main:
mov x0,#0 ; start with a 0-byte offset
mov x1,#123 ; the value to set each 16-bit element to
lsl x1,x1,#48 ; shift this value to the upper 16-bits of the register
loop:
str x1,[sp,x0] ; store the full 64-bit register at some byte offset
add x0,x0,#2 ; advance by two bytes (16-bits)
cmp x0,#10 ; loop until we've written five 16-bit integers
b.ne loop
ldr x2,[sp] ; load the first four 16-bit integers into x2
ubfm x0,x2,#48,#63 ; set the exit status to the leftmost 16-bit integer
mov x16,#1 ; system exit
svc 0 ; supervisor call
我期望退出状态为 123，但它是 0。我不明白为什么。
如果我注释掉循环的最后两行，退出状态是 123，这是正确的。
有人能解释一下这是怎么回事吗？是对齐问题吗？
谢谢
解决方法
假设您在 little-endian Aaarch64 system 上运行您的程序，在给定的循环迭代中，您将覆盖您在前一个中修改的字节：
您实际上是在写入字节：
0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x7b
来自：sp + x0 + 0
到：每次迭代时sp + x0 + 7。
初始条件：
(gdb) p/x $sp
$3 = 0x40010000
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000
0x40010010: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000
# initializing some memory to 0xff so that we may see what is going on
(gdb) set {unsigned long }(0x40010000) = 0xffffffffffffffff
(gdb) set {unsigned long }(0x40010008) = 0xffffffffffffffff
(gdb) set {unsigned long }(0x40010010) = 0xffffffffffffffff
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
在第一次循环之前：
(gdb) p/x$x1
$4 = 0x7b000000000000
循环：
# pass #1,after str x1,[sp,x0]
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x007b 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
# pass #2,x0]
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x007b 0xffff 0xffff 0xffff
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
# pass #3,x0]
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x007b 0xffff 0xffff
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
# pass #4,x0]
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x007b 0xffff
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
# pass #5,x0]
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000 0x007b
0x40010010: 0xffff 0xffff 0xffff 0xffff
# after ldr x2,[sp]:
(gdb) p/x $sp
$2 = 0x40010000
(gdb) p/x $x2
$3 = 0x0
(gdb)
如果您没有通过注释掉 x1 来移动 lsl x1,x1,#48 中的值，您的程序将可以运行：
# after ldr x2,[sp]
(gdb) x/12xh 0x40010000
0x40010000: 0x007b 0x007b 0x007b 0x007b 0x007b 0x0000 0x0000 0x0000
0x40010010: 0x0000 0x0000 0x0000 0x0000
(gdb) p/x $x2
$1 = 0x7b007b007b007b
(gdb)
话虽如此，使用 strh 指令可能会更好，这样您就可以避免在循环的每次迭代中写入比应有的更多字节，即 16 而不是 2。
底线，在小端系统上，常量0x0000000000007b将在内存中（升序地址）存储为7b 00 00 00 00 00 00 00，常量0x7b00000000000000将存储为{{ 1}}。
由于您所做的移位，您将 00 00 00 00 00 00 00 7b 而不是 0x7b00000000000000 存储到内存中。
“有趣”的方式：
AArch64 可以有效地将重复模式（任何 2 的幂长度）放入 64 位寄存器中，如果所有设置位在每个重复中都是连续的。 （这就是它如何为 orr x1,xzr,#0x0303030303030303 = mov x1,#... 等按位布尔指令编码立即数）。这几乎适用于您的 123 = 0x7b = 0b1111011。
或者，ldr x1,=0x007B007B007B007B 会要求汇编器为您完成；在这种情况下，GAS 选择将常量放在附近的内存中，并以相对于 PC 的寻址模式加载它。
您可以在将数组存储到堆栈的同时为数组保留空间，方法是使用具有回写寻址模式的存储来更新基址寄存器 (sp在这种情况下）与您减去的偏移量。这就是 AArch64 如何有效地实现堆栈“推送”操作。例如在需要保存一些寄存器的函数中，GCC 在函数入口使用 stp x29,x30,-32]! 从 SP 中减去 32 个字节，并将该对寄存器存储在该空间的底部。 (Godbolt example)
所以我认为这应该有效。这确实组装，但我还没有尝试运行它。 AArch64 的标准调用约定保持 16 字节堆栈对齐，因此此存储对 16 字节存储对齐。
mov x0,#0x7f007f007f007f
and x0,x0,#~0x0004000400040004 // construct 0x007B repeating
stp x0,-16]! // push x0 twice
// SP now points at 8 copies of (uint16_t)123,below whatever was on the stack before
带有 strh 的循环（存储 16 位半字）适用于无聊的编译器；手写时，尽量用尽可能少的指令完成尽可能多的工作。 （这是一个一般经验法则，并不总是与性能相关！例如，如果存储是最近的，那么仅与先前存储部分重叠的宽负载可能会导致存储转发停顿。