C语言中向原始指针赋值时指向错误地址的问题排查

问题背景 #

编写的C代码 #

void _exit(int status) {
   extern long long uart_addr asm ("__uart__");
   int* uart = uart_addr;
   *uart = 1;
}

编译后生成的汇编代码（使用aarch64-none-elf-gcc） #

80002660: d0d7ffe0  adrp  x0, 30000000 <Image$$UART$$Base>
     80002664: 52800021  mov w1, #0x1                    // #1
     80002668: f9400000  ldr x0, [x0]
     8000266c: b9000001  str w1, [x0]

疑问 #

为什么会出现0x80002668处的ldr x0, [x0]指令？本意是获取__uart__的值（0x3000_0000）赋值给指针int* uart，再向该地址写入1，但这行指令会覆盖x0中的地址，导致写入操作指向错误地址。这是裸机程序，0x3000_0000是UART的物理地址。

原因分析 #

你用extern long long uart_addr asm ("__uart__")声明的uart_addr，在编译器看来是一个存储于__uart__符号对应地址上的变量，而非__uart__符号本身的值就是目标UART地址。

编译器生成的代码逻辑是：

• adrp x0, __uart__：计算__uart__符号所在内存页的基地址，存入x0
• ldr x0, [x0]：从__uart__指向的内存地址中读取数据（即你期望的UART地址），覆盖x0原有值
• str w1, [x0]：将1写入最终x0指向的地址

但你的需求是直接将__uart__符号的值（0x30000000）当作指针使用，而非从该地址读取数据，因此这行ldr指令是多余且错误的。

修复方案 #

要让编译器直接将__uart__的值作为指针，需将其声明为常量表达式，而非变量，以下是两种可行方式：

方式一：直接宏定义地址 #

#define UART_ADDR ((volatile int *)0x30000000)

void _exit(int status) {
    *UART_ADDR = 1;
}

方式二：声明符号为绝对地址 #

如果需要保留汇编符号关联，可通过属性告知编译器该符号是绝对地址而非变量：

extern const volatile int* uart_addr __attribute__((alias("__uart__")));

void _exit(int status) {
    *uart_addr = 1;
}

修改后编译生成的汇编会直接使用0x30000000作为目标地址，不会出现多余的ldr指令。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jkang