ARM pc寄存器并不总是当前指令的地址加4（Thumb状态）

Posted 2021-04-15

根据ARM IC。

在Thumb状态：

• 对于B，BL，CBNZ和CBZ指令，PC的值是当前指令的地址加上4个字节。
• 对于使用标签的所有其他指令，PC的值是当前指令的地址加上4个字节。

在调试程序时，我发现pc并不总是当前指令的地址加上4个字节，例如，下面的指令（2）。 有人能解释一下吗？谢谢。

0x2a003118  ldr r3, [pc, #120]  ; (0x2a003194 <main()+684>)   <---(1)
0x2a00311a  ldr r3, [r4, r3] 
0x2a00311c  mov r0, r3 
0x2a00311e  ldr r3, [pc, #136]  ; (0x2a0031a8 <main()+704>)   <---(2)
0x2a003120  add r3, pc                                        <---(3)
0x2a003122  mov r1, r3 
0x2a003124  bl 0x2a00338c
0x2a003128  mov r3, r0 
0x2a00312a  mov r0, r3 
0x2a00312c  ldr r3, [pc, #108]  ; (0x2a00319c <main()+692>)   <---(4)

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(1).ldr r3, [pc, #120] ; (0x2a003194 <main()+684>)
    p/x $pc+4+120 
    $1 = 0x2a003194
   ; $pc+4 ,Correct

(2).ldr r3, [pc, #136] ; (0x2a0031a8 <main()+704>) 
    p/x $pc+4+136 
    $2 = 0x2a0031aa
   ; Wrong! it should be 0x2a0031a8($pc+2) instead of 0x2a0031aa($pc+4).

(3).add r3, pc
    p/x $r3+$pc+4  
    $3 = 0x2a025c04
   ; $pc+4 ,Correct

(4).ldr r3, [pc, #108]  ; (0x2a00319c <main()+692>)
    p/x $pc+4+108 
    $4 = 0x2a00319c
   ; $pc+4 ,Correct

答案

在ARM DDI 0487B.a中

T32对PC使用的限制，以及使用0b1111作为寄存器说明符在T32指令中通常不允许使用0b1111作为寄存器说明符。当允许值0b1111时，可以有多种含义。对于寄存器读取，这些含义包括：

• 读取PC值，即当前指令的地址+ 4.表分支指令TBB和TBH的基址寄存器可以是PC。这意味着分支表可以在指令之后立即放入存储器中。

注 - ARM不建议将PC用作STC指令中的基址寄存器。

• 读取字对齐的PC值，即当前指令的地址+4，位[1：0]强制为零。 LDC，LDR，LDRB，LDRD（预索引，无写回），LDRH，LDRSB和LDRSH指令的基址寄存器可以是字对齐的PC。这提供了PC相关数据寻址。此外，ADD和SUB指令的某些编码允许其源寄存器为0b1111用于相同目的。

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