Question

我正在尝试使用gdb调试C程序。我正在使用的编译标志如下

-fno-strict-aliasing -Wall -DHAVE_CONFIG_H -DNO_OLD_ERF_TYPES -Werror  -Wredundant-decls -O2 -DNDEBUG -DBYTESWAP -D_GNU_SOURCE -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -g

我正在使用的编译器版本是

gcc (GCC) 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-52)
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
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warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

有争议的代码是以下行

spm->num_streams = (uint16_t)((MkIV->stream_counts >> 16 ) & 0xfff);

num_streams的值with -fno-strict-aliasing

 0xffff (4095)

num_streams WITHOUT-fno-strict-aliasing

的值

 0x1 (1)

现在值得注意的是mkIV->stream_counts的实际值是0x10020。这是从HARDWARE REGISTER

中读取的

我们感兴趣的值是spm->num_streams BIT27:BIT16。因此预期值为'1'

如果我要替换

spm->num_streams = (uint16_t)((MkIV->stream_counts >> 16 ) & 0xfff);

与

spm->num_streams = (uint16_t)((MkIV->stream_counts & 0xfff0000) >> 16);

然后我得到0x1(1)的值为-fno-strict-aliasing

MkIV结构中的stream_counts（MkIV->stream_counts是uint32_t type）

spm->num_streams is of type uint16_t

有人可以解释为什么会这样吗？

Answer 1

您是'as-if'规则的受害者。编译器不知道你是从硬件寄存器读取的。当你写：

spm->num_streams = (uint16_t)((MkIV->stream_counts & 0xfff0000) >> 16);

编译器完全有权这样做：

uint16_t j = MkIV->stream_counts;
MkIV->stream_counts &= 0xfff0000;
MkIV->stream_counts >>= 16;
sp->num_streams = MKIV->stream_counts;
MkIV->stream_counts = j;

最有可能的是，您可以通过使stream_counts易失性或通过易失性指针“清洗”读取来解决此问题。

而不是MkIV->stream_counts，请使用*(volatile uint16_t *)&MkIV->stream_counts。

Answer 2

由于符合条件stream_counts和volatile修复了问题，因此您似乎受到 as-if 规则的影响，该规则基本上表示如果编译器可以修改程序，只要它可以确定它不会影响可观察行为。 cppreference has a nice explanation here虽然它是针对 C ++ 编写的，但大多数也适用于 C 。代码示例特别有用。

与草案C ++标准不同，C99 draft standard仅明确引用索引中的 as-if 规则，该规则指向5.1.2.3 < em>程序执行在段落 3 中说（强调我的）：

在抽象机器中，所有表达式都按语义指定的方式进行计算。一个实际的实现不需要评估表达式的一部分，如果它可以推断出它的那个没有使用价值，也没有产生所需的副作用（包括由...造成的任何副作用）调用函数或访问volatile对象。）

它确实在某些示例中使用，如同短语，从 11 段开始，我们有以下示例：

float f1, f2;
double d;
/* ... */
f1 = f2 * d;

以下文字说明（强调我的）：

如果实现可以确定结果与使用双精度算术执行 >
，则可以使用单精度算法执行乘法运算

如果我们查看部分6.7.3 类型限定符段 6 说（强调我的）：

具有volatile限定类型的对象可能会以未知的方式进行修改实施或有其他未知的副作用。 因此任何表达都是指对于这样的对象，应严格按照抽象机的规则进行评估，如5.1.2.3所述。此外，在每个序列点，最后存储在对象中的值应与抽象机器规定的值一致，除非由前面提到的未知因素修改.116）[...]

它限制了编译器可以对volatile限定对象进行的快捷方式。第5.1.2.3段 5 涵盖符合实施的最低要求。

gcc：从硬件寄存器读取时出现'-fno-strict-aliasing'的奇怪行为

2 个答案: