對比理解adr，ldr指令

很多人在寫簡單的裸機代碼或分析uboot時，常常遇到adr ldr指令。卻分不清這2者的區別，今天就來談談adr與ldr指令。

 

 

參照韋老師的代碼和Makefile寫了test_adr.S：

 

.text

.globl _start

_start:
    ldr r0, test
    adr r0, test
    ldr r0, =test
    nop

test:

nop

 

Makefile：

 

all:test_adr.S

       arm-linux-gcc -c -o test_adr.o test_adr.S
         arm-linux-ld -Ttext 0x00000000 -gtest_adr.o -o test_adr_elf
        arm-linux-objcopy -O binary -S test_adr_elf test_adr.bin
        arm-linux-objdump -D -m arm test_adr_elf test_adr.dis

clean:

        rm -ftest_adr.dis test_adr.bin test_adr_elf *.o

 

反彙編test_adr.S得到test_adr.dis：

 

test_adr_elf:
file format elf32-littlearm

Disassembly of section .text:

00000000 _start:

0: e59f0008 ldr r0, [pc, #8]; 10 test

4: e28f0004 add r0, pc, #4; 0x4

8: e59f0004 ldr r0, [pc, #4]; 14.text+0x14

c: e1a00000 nop (mov r0,r0)

00000010 test:

10:e1a00000 nop (mov r0,r0)

14:00000010 andeq r0, r0, r0, lsl r0

 

很顯然，ldr獲取的是內存的值（至於這個內存存的是數據還是地址，不是問題重點），像指針一樣間接尋址（看到了[]符號咯），而adr是得到一個與PC有關的值，必定是個地址。

 

韋老師舉了個例子：

adr r0, _start，r0就是_start對應指令當前的地址

對於“_start對應指令當前的地址”，我理解了很久，終於想清楚，比如在uboot中，_start標號對應的指令（即b reset）的鏈接地址是0x33f80000確鑿無疑。

 

如果從NOR Flash啓動，b reset被燒在NOR Flash 0地址，那麼b reset相對於此時的PC來說，它的地址就是0。

 

如果u-boot被直接下載到SDRAM的0x33f80000處運行，那麼b reset自然處在SDRAM的0x33f80000。

 

所謂“當前”---是以運行時的PC爲參照。

 

下面基於以上理解，分析test_adr.dis

 

00000000 _start:

0: e59f0008 ldr r0, [pc, #8]; 10 test

4: e28f0004 add r0, pc, #4; 0x4

8: e59f0004 ldr r0, [pc, #4]; 14.text+0x14

c: e1a00000 nop (mov r0,r0)

 

00000010 test:

10:e1a00000 nop (mov r0,r0)

14:00000010 andeq r0, r0, r0, lsl r0

 

1、先分析第一條指令ldr r0,test被編譯成ldr
r0, [pc, #8]，即到當前PC+8的存儲器取值，運行第一條指令時，PC其實已經是8了（流水線決定的）。

 

那麼8+8等於0x10，所以r0等於e1a00000，此指令的作用就是讀取test地址處存放的值。由於此處放了一條nop，即得到nop的機器碼。

 

2、第二條adr r0,test被編譯成add r0, pc, #4
這顯然是依賴程序執行到此處的PC值。ADR是小範圍地址讀取僞指令，會將基於PC 相對偏移的地址值讀取到寄存器中，此指令在4地址，PC是4+8=0xc再加4，於是r0=0x10。

 

從結果上來看，test自身的值（標號值），被讀到了r0，這個值是以PC爲參考的，也就是test對應的指令（第二個nop）當前的地址。r0=（標號test的地址與此指令的距離差）+（此指令的地址）=（（0x10-0x4=12）+（4））=16=0x10。

 

假如在0x30000000以上運行，r0=（（12）+（0x30000004））= 0x30000010。

 

3、ldr r0,=test被編譯成兩個字，一個指令，一個文字池。執行到這裏PC=8, 8+8+4=0x14，所以在14地址取值，編譯器在14地址處放了0x00000010，0x00000010是test的值，假如在Makefile指定連接地址是0x30000000，那麼編譯器放在這裏的就是0x30000010，可見，這個值是編譯時確定的。

 

最後一行andeq r0, r0, r0, lsl r0大概是編譯器的機械動作，把一個數字翻譯成了指令。

 

總結

ADR是小範圍的地址讀取僞指令，它將基於PC 相對偏移的地址值讀取到寄存器中。而ldr獲取的是內存的值，像指針一樣間接尋址。