Apple M1 ARM64汇编：ADRP/ADD/LDR加载数据超出预期问题排查

问题原因 #

你用.word伪指令定义的var1和var2是**32位（4字节）**数据，但读取时使用的ldr X1, [X0]是64位加载指令，会从内存中一次性读取8字节内容。由于var1和var2在.data段中连续存放，读取结果自然会把var1的4字节和相邻var2的4字节拼接成一个64位值——也就是你看到的0x0000000600000005，其中高32位是var2的6，低32位是var1的5。

解决办法 #

有两种直接可行的修复方式：

方式一：使用32位加载指令 #

既然数据本身是32位，就对应使用32位寄存器的加载指令ldr W1, [X0]，这样只会读取4字节数据，得到正确的0x00000005。修改后的代码片段：

// Get the value from the address memory stored on X0 register.
ldr W1, [X0]  // 用32位W寄存器代替64位X寄存器

方式二：定义64位数据 #

如果需要保持用64位寄存器读取的习惯，把.word改成.dword（64位数据伪指令）即可，这样每个变量会占用8字节内存，相邻变量不会被意外读取。修改后的.data段：

.data
var1: .dword 5
var2: .dword 6

相关代码与调试信息 #

原代码 #

.global _start

_start:
    mov x0, #0
    mov x1, #0

    // In this first part we load data from memory.
    // -------------

    // Load var1 from the memory, and set its address to X0 register.
    adrp X0, var1@PAGE      // address of var1 word 4k page
    add X0, X0, var1@PAGEOFF    // offset to var1 within the page

    // Get the value from the address memory stored on X0 register.
    // When using `ldr` with brackets loads the actual value
    // similar to dereferencing a pointer.
    ldr X1, [X0]

    // In this second part we update data from memory.
    // -------------

    // Set 3 to the X2 register.
    mov X2, #3     // <--- This is the line 38 where I add a breakpoint

    // Load the memory address for the vaX2 data variable.
    adrp X3, var2@PAGE
    add X3, X3, var2@PAGEOFF

    // Store X2 register value to the memory address on the X3 register.
    str X2, [X3]

    // Exit program
    mov X0, 0       // 0 status code
    mov X16, #1
    svc #0x80

.data
var1: .word 5
var2: .word 6

编译命令 #

as lesson03.s -g -o lesson03.o
ld lesson03.o -o lesson03 -l System -syslibroot `xcrun -sdk macosx --show-sdk-path` -e _start -arch arm64

调试过程 #

lldb lesson03

(lldb) b lesson03.s:38

Breakpoint 1: where = lesson03`start + 20, address = 0x0000000100003f8c
(lldb) run

(lldb) re read x1
      x1 = 0x0000000600000005

内容的提问来源于stack exchange，提问作者maxcnunes