assembly 为什么使用adr和ldr x2，=var来获取变量的地址？

xbp102n0 于 2022-11-13 发布在其他

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.data
varA: .quad 25
.text
.global main
//main function
main:
    adr x0,varA
    ldr x1, [x0]
    ldr x2,=varA
    ldr x3,[x2]

x0和x2会一样吗？只是记忆体存取的不同。
但是为什么我们需要再次使用[]赋值给相同或不同的寄存器呢？2这不是主代码的第一行吗？

assembly

来源：https://stackoverflow.com/questions/73600196/why-use-adr-and-ldr-x2-var-to-get-the-address-of-a-variable

2条答案

按热度按时间

cgfeq70w1#

原则上，adr reg, label和ldr reg, =label都会将label的地址放入寄存器reg中。因此，问题中的代码将导致x1m4 n1,和x1, x3都包含varA的地址，并且都包含值25。
然而，它们在引擎盖下的工作方式不同，这一点很好理解，因为这会导致每种方法的某些限制和权衡。

adr reg, label将把指令自身地址与label地址之间的位移量组装到指令中。在运行时，它将此位移量与pc的值相加，并将结果放入reg中，类似于add reg, pc, #(label - .)（如果存在这样的指令）。这具有位置无关的优点;如果将整个二进制代码加载到存储器中的任意地址，则只要.text和.data部分保持在相同的 * 相对 * 位置，则相同的机器代码仍然工作。

限制是指令空间只能编码19位位移，因此如果程序太大，标签和指令在任一方向上的距离超过1 MB，则程序将无法链接。您可以使用adrp和add的双指令序列将其增加到4 GB，请参阅了解ARM重定位（示例：字符串x 0，[临时，#：lo 12：zbi_paddr]）。

ldr reg, =label会将label的绝对位址组合到内存中某个邻近的位置（称为常值集区），并发出load指令以从该处撷取位址。相当于：

ldr reg, literal_pool
...
literal_pool:
.quad label

其中，ldr reg, literal_pool是“文字加载”：它自己的地址和literal_pool的地址之间的位移被编码在指令中，在运行时它把位移加到pc上，然后从结果地址加载。位移必须小于1 MB，但是汇编程序通常可以安排把一个文字池放在这个范围内。
优点是，原则上，它不受label相对位置的限制，可以位于64位地址空间的任何位置。缺点是需要额外的内存：除了X1 M22 N1 X指令本身的4个字节之外，文字池中的X1 M23 N1 X的绝对地址还需要另外的8个字节。
另外，从上面可以看出，ldr reg, =label不是位置无关的，因为它需要label的 * 绝对 * 地址才能进入文本池。如果代码最终被加载到链接器假定的地址之外的地址，比如address space layout randomization，那么当程序被加载时，label的存储地址将不得不被更新。在某些情况下，操作系统会自动为您执行此操作（例如Linux），但它确实会使程序的加载花费一些额外的周期，而且必要的元数据会使二进制文件稍大。其他操作系统不支持这一点，例如MacOS（Why can't I assemble absolute addresses in the .text section on ARM64 MacOS?），在这种情况下，ldr reg, =label是完全不可用的。如果你是在裸机上运行，而不是在现有的操作系统下，你必须在加载器中编写额外的代码来完成这个重定位。
因此，尽管ldr reg, =label看起来是最简单的方法，但它并不是最有效或可移植的。编译器通常使用上面提到的adrp/add组合，它提供了一个位置无关的解决方案，也适用于相当大的程序。