從裸露的asm函數訪問C++非POD類數據

Question

是否可以使這個混合的C++/asm函數符合標準？ 功能ePendSV（）必須具有這樣的佈局：

ePendSV: //function entry point 
    mrs r0,PSP 
    stmdb r0!,{r4-r11,lr} 
// compiler can generate any code here doing these things: 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb->psp = r0; 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb=readyTcbQueue.pTcb.readyTcb; 
    r0 = readyTcbQueue.pTcb.readyTcb->psp; 
// work with r0 in assembly 
    ldmia r0!,{r4-r11,lr} 
    msr PSP,r0 
    bx lr 

readyTcbQueue.pTcb是隻有兩個指針BragOsTcb對象一個簡單的結構對象;

struct{ 
    BragOsTcb *runTcb; 
    BragOsTcb *readyTcb; 
}; 

BragOsTcb非POD類，但如果沒有虛函數和虛擬繼承，看起來像這樣：

class BragOsTcb : public TcbCdllq, public TimerTcbCdllq, public BragOsObject{ 
public: 
    BragOsTcb(); 
.... 
private: 
..... 
public: 
    unsigned long psp; 
.... 
}; 

TcbCdllq，TimerTcbCdllq，BragOsObject也簡單的類具有相似的佈局和無虛函數。但他們也是非POD。

我已經使這段代碼適用於gcc和clang，但它是一個非標準的黑客，可能無法正常工作。

__attribute__((naked)) void ePendSV(){ 
    asm volatile("\ 
    mrs r0,PSP \n\ 
    stmdb r0!,{r4-r11,lr} \n\ 
\n\ 
    ldr r1,=%0 \n\ 
    ldmia r1,{r2,r3} // r2=runTcb, r3=readyTcb \n\ 
    str r0,[r2,%1] // save psp \n\ 
    str r3,[r1,#0] // runTcb=readyTcb \n\ 
    ldr r0,[r3,%1] // readyTcb->psp \n\ 
\n\ 
    // restore LR(EXC_RETURN),R11-R4 from new PSP, set new PSP, return \n\ 
    ldmia r0!,{r4-r11,lr} \n\ 
    msr PSP,r0 \n\ 
    bx lr \n\ 
    " : 
     : "i"(&readyTcbQueue.pTcb),"i"(&(((BragOsTcb*)0)->psp)) 
     :); 
    // it'is an offsetof hack which might not work 
} 

謝謝！

Answer 1

所以你想要的是從一個裸函數訪問prag成員的BragOsTcb，它可以沒有參數，並且更多的是作爲硬件中斷處理程序調用的，所以你不能添加任何其他代碼來加載地址爲你。 BragOsTcb不是POD，所以你擔心從不同編譯器開始的psp成員會有所不同。

我建議以下方案：

struct BragOsTcbWrapper 
{ 
    BragOsTcb* this_; 
    unsigned long psp; 
}; 

struct{ 
    BragOsTcbWrapper *runTcb; 
    BragOsTcbWrapper *readyTcb; 
}; 

class BragOsTcb : public TcbCdllq, public TimerTcbCdllq, public BragOsObject{ 
public: 
    BragOsTcb() 
    : pspHolder({this,0}) 
    { 

    } 
.... 
private: 
..... 
public: 
    BragOsTcbWrapper pspHolder; 
.... 
}; 

現在的asemblly你會做什麼：

__attribute__((naked)) void ePendSV(){ 
    asm volatile("\ 
    mrs r0,PSP \n\ 
    stmdb r0!,{r4-r11,lr} \n\ 
\n\ 
    ldr r1,=%0 \n\ 
    ldmia r1,{r2,r3} // r2=runTcb, r3=readyTcb \n\ 
    str r0,[r2,%1] // save psp \n\ 
    str r3,[r1,#0] // runTcb=readyTcb \n\ 
    ldr r0,[r3,%1] // readyTcb->psp \n\ 
\n\ 
    // restore LR(EXC_RETURN),R11-R4 from new PSP, set new PSP, return \n\ 
    ldmia r0!,{r4-r11,lr} \n\ 
    msr PSP,r0 \n\ 
    bx lr \n\ 
    " : 
     : "i"(&readyTcbQueue.pTcb),"i"(&(((BragOsTcbWrapper*)0)->psp)) 
     :); 
} 

我認爲這會爲你

Answer 2

工作，因爲在裸體的功能擴展ASM不支持gcc/clang

裸體 此屬性允許編譯器構造必要的函數聲明，同時允許函數體爲 彙編代碼。指定的函數不會有編譯器生成的序列/尾語 。只有基本彙編語句可以安全地包含在裸函數中（請參閱基本彙編）。當使用 擴展asm或基本asm和C代碼的混合可能似乎工作時，它們不能依賴於可靠地工作並且不被支持。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/ARM-Function-Attributes.html#ARM-Function-Attributes

我們可以使用普通的C++函數和跳/裸體從

typedef unsigned long U32; 

__attribute__((naked)) void ePendSV(){ 
    asm volatile("\ 
     mrs r0, PSP \n\ 
     stmdb r0!, {r4-r11,lr} \n\ 
     b realSwitchContext"); // this solution costs single jump instruction named **b**. It's valid for ARM-assembly in this case. 
           // Stack pointer has been saved in r0 register. we dont care about stack for now. 
} 

extern "C" void realSwitchContext(U32 psp){ 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb->psp = psp; 
    BragOsTcb *tcb = readyTcbQueue.pTcb.readyTcb; 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb = tcb; 
    psp = tcb->psp; 
    asm volatile("\ 
     ldmia %0!, {r4-r11,lr} \n\ 
     msr PSP, %0 \n\ 
     bx lr" : : "r"(psp)); // we just changed stack pointer then can return here and don't care about C++ stacked data 
} 

調用它有一個在上面執行，因爲兩個堆棧指針的一些bug - MSP和PSP。如果C++將使用堆棧，MSP將被最後的bx lr指令破壞。下面的解決方案是正確的，但花費2「昂貴」的指令 - BL（呼叫）和BX LR（返程）

__attribute__((naked)) void ePendSV(){ 
    asm volatile("\ 
     mrs r0, PSP \n\ 
     stmdb r0!, {r4-r11,lr} \n\ 
     bl realSwitchContext \n\ 
     ldmia r0!, {r4-r11,lr} \n\ 
     msr PSP, r0 \n\ 
     bx lr"); 
} 

extern "C" U32 realSwitchContext(U32 psp){ 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb->psp = psp; 
    BragOsTcb *tcb = readyTcbQueue.pTcb.readyTcb; 
    readyTcbQueue.pTcb.runTcb = tcb; 
    return tcb->psp; 
}