關於ARM體系中棧的對齊問題
阿新 • • 發佈：2019-02-08
基於ARM架構的處理器的C語言程式設計遵循ATPCS(ARM-THUMB procedure call standard)和AAPCS(ARM Application
Procedure Call Standard)。ATPCS規定資料棧為FD(滿遞減Full Decrease)型別，並且對資料棧的操作是8位元組對齊的。在我自己的輕量級的嵌入式作業系統tqOS中沒有考慮到執行緒工作棧的8位元組對齊的問題，這樣從記憶體池中分配到的棧的起始地址可能是4位元組對齊的也可能是8位元組對齊的，如果運氣好每一個執行緒的棧式8位元組對齊的則不會有什麼問題出現，如果運氣差執行緒的棧式4位元組對齊的，那麼就會導致種種錯誤......例如，最要命的是線上程函式中進行浮點數運算的時候，兩個浮點數初始化之後打印出來都是錯誤的資料，進行算術運算之後也是錯誤的結果。因為浮點數double是8位元組的，可能非8位元組對齊的棧會導致運算出錯。為了解決這個問題，我在tqOS的任務建立函式中對任務棧空間的分配中做了調整，將棧的起始地址始終設定為8位元組對齊，如果不為8位元組對齊則將棧指標下移至8位元組對齊處。另外，APTCS要求了對棧的操作必須是8位元組對齊的，所以對任務棧的初始化也是有要求的，也就是說一次要入棧兩個資料，或者說一次要入棧偶數個數據，因為一次只入棧一個數據（4位元組長度）的話就會導致棧的地址變成非8位元組對齊了，這是不允許的！C語言程式會由ARM的C編譯器會做好8位元組對齊工作，但是涉及彙編和作業系統的時候就需要自己把握好入棧的資料問題。為此我把棧初始化函式裡面的一個小小的部分改了一下，就是為了保證初始化完棧之後棧頂指標依然為8位元組對齊的（詳見tqOS的修改版的註釋）。