Cortex-M7平台GCC编译位置无关代码（PIC）的全局指针偏移问题

现有一批需在Cortex-M7嵌入式系统中编译为位置无关代码（PIC）的C代码，原使用ARMCC编译器并添加--ropi --rwpi选项可正常运行。现需切换至GCC 12.2版本编译，加载代码的ThreadX Modules系统约定使用r9作为全局偏移表（GOT）的偏移寄存器，参考编译选项为：-fpie -fno-plt -mno-pic-data-is-text-relative -msingle-pic-base，无特殊链接选项。

当前核心问题：GCC编译后，全局变量地址获取逻辑失效，ARMCC下无此问题。示例代码及输出如下：

示例代码

char buffer[100];
char* pBuffer = buffer;

int appModMain()
{
    printf("buffer address: %p, buffer address via pBuffer: %p\n", buffer, pBuffer);
}

输出结果

buffer address:  60C8C25C, buffer address via pBuffer: 1000025C

可见直接取buffer地址能得到正确的偏移后地址，但通过全局指针pBuffer获取的地址未应用偏移。反汇编证实：加载pBuffer到寄存器传递给printf时，未使用r9寄存器进行必要的偏移调整；且pBuffer被初始化为buffer的未偏移地址，编译器虽识别pBuffer指向GOT内容，但生成代码时未添加偏移处理。

已尝试-mpic-data-is-text-relative/-mno-pic-data-is-text-relative、-msingle-pic-base/-mnosingle-pic-base等选项的多种组合，均无效果。因代码量庞大且包含非自研模块，无法修改源码，需寻求GCC适配的解决方案。

以下为针对该问题的可行调整方案：

1. 指定PIC基址寄存器为r9
   GCC默认使用r10作为ARM架构下的PIC基址寄存器，而ThreadX Modules系统约定使用r9。需添加编译选项-mpic-register=r9，强制GCC使用r9作为全局偏移表的基址寄存器，与系统约定对齐。

2. 完善编译与链接选项
   将编译链接选项调整为：

   -fpie -pie -fno-plt -mno-pic-data-is-text-relative -msingle-pic-base -mpic-register=r9
   

   其中-pie用于链接阶段生成位置无关可执行文件，确保重定位逻辑正确生效；-mpic-register=r9确保GCC生成的代码使用r9进行偏移计算。

3. 强制全局变量进入非common段
   添加-fno-common编译选项，强制全局变量（包括初始化的指针变量pBuffer）进入非common存储段，让编译器生成正确的重定位条目，确保加载时通过r9完成地址偏移。

4. 检查链接脚本的重定位配置
   若上述选项仍无效，需确认链接脚本中是否正确处理RWPI数据的重定位：

   • 确保.data、.bss等可重定位段使用REL类型的重定位条目；
   • 确认GOT表的生成逻辑符合ThreadX Modules的要求；
   • 可添加链接选项-Wl,--verbose查看链接过程，排查GOT相关重定位是否正确生成。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rob