ARM开发：冒泡排序后有序数组存储异常问题排查

我是ARM开发新手，现有一个以<Day, value>成对存储的无序数组Failed_runs，需按value值降序排序后，将Day值存入Failed_runs_ordered数组。自行实现的冒泡排序代码运行后出现内存段错误或空值，无法确认数据是否正确排序，请求排查代码中的存储逻辑或其他错误。

原始数组 #

Failed_runs     DCD     0x02, 50, 0x05, 30, 0x06, 100, 0x01, 58
                DCD     0x03, 40, 0x04, 90, 0x07, 25 

预期结果 #

Failed_runs_ordered     DCD 0x06,0x04,0x01, 0x02, 0x03, 0x05, 0x07

待排查代码 #

AREA    |.text|, CODE, READONLY , ALIGN=2 
               
                ; BOUNDARY 
                SPACE 4096          
Days            DCB     0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07 

                
                SPACE 4096
Best_times      DCD     0x06, 1300, 0x03, 1700, 0x02, 1200, 0x04, 1900
                DCD     0x05, 1110, 0x01, 1670, 0x07, 1000 

                
                SPACE 4096
Failed_runs     DCD     0x02, 50, 0x05, 30, 0x06, 100, 0x01, 58
                DCD     0x03, 40, 0x04, 90, 0x07, 25 
                 
                        
Best_times_ordered      SPACE   32
                                       
Failed_runs_ordered    SPACE   32 
                           
                SPACE 4096      
Num_days        DCB     0x07 


; Reset Handler

Reset_Handler   PROC
                EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]                                            
            
            LDR R1, =Best_times
            LDR R0, =Failed_runs      ; Punto di partenza dell'array Failed_runs
            LDR R6, =Failed_runs_ordered
            LDRB R2, Num_days         ; Carica il numero di giorni (7)

outer_loop
            MOV R8, #0                ; Inizializza l'indice interno
            MOV R11, #0 
inner_loop
            LDR R3, [R0, R8, LSL #2]  ; R3 = giorno corrente
            ADD R8, R8, #1           ; Avanza di 2 per passare al prossimo elemento
            LDR R4, [R0, R8, LSL #2]  ; R4 = valore corrente
            SUB R8, R8, #1            ; Torna indietro (ripristina R8)

            ADD R9, R8, #2            ; Calcola l'indice per il prossimo giorno
            LDR R5, [R0, R9, LSL #2]  ; R5 = giorno successivo
            ADD R9, R9, #1            ; Avanza R9 per caricare il prossimo valore
            LDR R7, [R0, R9, LSL #2]  ; R6 = valore successivo
            SUB R9, R9, #1            ; Torna indietro

            CMP R4, R6
            BGE no_swap               ; Se R4 >= R6, non fare lo swap

swap_elements
            STR R5, [R0, R8, LSL #2]  ; Scrivi giorno successivo nella posizione corrente
            ADD R8, R8, #1            ; Avanza per scrivere il valore
            STR R7, [R0, R8, LSL #2]  ; Scrivi valore successivo
            SUB R8, R8, #1            ; Torna indietro
            STR R3, [R0, R9, LSL #2]  ; Scrivi giorno corrente nella posizione successiva
            ADD R9, R9, #1            ; Avanza per scrivere il valore
            STR R4, [R0, R9, LSL #2]  ; Scrivi valore corrente
            SUB R9, R9, #1            ; Torna indietro

no_swap     
            STR R3, [R7, R8, LSL #2] 
            ADD R11,R11,#1; Scrivi giorno corrente in Failed_runs_ordered
            STR R5, [R7, R8, LSL #2] 
            
            ADD R8, R8, #2            ; Passa alla prossima coppia
            CMP R8, #12
            BLT inner_loop            ; Continua fino a completare la passata

            SUBS R2, R2, #1
            BNE outer_loop            ; Continua fino a quando tutto è ordinato

    
            MOV R8, #0
            
check       LDR R3, [R7, R8, LSL #2]  ; R3 = giorno corrente
            ADD R8, R8, #1
            CMP R8, #12
            BLT check   

代码错误点分析 #

1. 寄存器混淆导致非法内存访问

   • 代码中R7同时被用作存储下一个value值和目标数组地址：在inner_loop里LDR R7, [R0, R9, LSL #2]将value读入R7，但原本目标数组Failed_runs_ordered的地址存在R6中，后续no_swap和check段错误地用R7作为目标数组基地址，直接引发非法内存访问和段错误。

2. 存储逻辑完全错误

   • no_swap段中连续执行STR R3, [R7, R8, LSL #2]和STR R5, [R7, R8, LSL #2]，后者会覆盖前者写入的数据，且每次循环都写入同一位置，完全不符合将排序后的Day依次存入目标数组的需求。另外，存储操作不应该嵌套在排序的内层循环中，正确逻辑是完成整个数组排序后，再遍历提取Day值到目标数组。

3. 只读区域写入错误

   • Failed_runs被放在READONLY的代码段中，排序时swap_elements里的STR操作尝试修改该数组，会触发内存访问权限错误，因为只读区域不允许写入。

4. 注释与代码不一致

   • 代码注释标注R6 = valore successivo，但实际存储下一个value的是R7，容易导致逻辑混淆。

修正建议 #

1. 调整数据段权限
   将Failed_runs、Failed_runs_ordered等需要读写的数据移到DATA段，定义为READWRITE：

   AREA    |.data|, DATA, READWRITE, ALIGN=2
   Failed_runs     DCD     0x02, 50, 0x05, 30, 0x06, 100, 0x01, 58
                   DCD     0x03, 40, 0x04, 90, 0x07, 25 
   Failed_runs_ordered    SPACE   32 
   

2. 明确寄存器分工
   固定R6作为Failed_runs_ordered的基地址，R7仅用作临时存储value值，避免寄存器混用。

3. 修正存储逻辑
   完成冒泡排序后，单独遍历Failed_runs数组，将每个Day值依次写入Failed_runs_ordered，示例片段：

   ; 排序完成后提取Day值
   MOV R8, #0
   MOV R9, #0
   extract_loop
   LDR R3, [R0, R8, LSL #2]
   STR R3, [R6, R9, LSL #2]
   ADD R8, R8, #2
   ADD R9, R9, #1
   CMP R9, #7
   BLT extract_loop
   

4. 修正比较逻辑注释
   将; R6 = valore successivo改为; R7 = valore successivo，保持注释与代码一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Matteo Pagliarello