ARM GCC+Cortex-M4：如何强制用BL而非BLX调用地址函数？

我为Cortex-M4 CPU构建了一款小型操作系统，它可通过UART接收编译后的二进制文件并进行动态调度。我希望借助该特性搭建测试套件，让上传的测试程序无需通过SVC即可直接调用内存分配等OS函数。因此我需要将这些OS例程的固定地址转换为函数指针，但转换后调用生成的是BLX而非所需的BL指令，进而引发HardFault。

代码示例：

void (*functionPtr_addr)(void);
functionPtr_addr = (void (*)()) (0x0800084C);

调用时生成的汇编代码：

8000838:   4b03        ldr r3, [pc, #12]   ; (8000848 <idle+0x14>)
 800083a:   681b        ldr r3, [r3, #0]
 800083c:   4798        blx r3

目前使用内联汇编可以实现需求，但我希望有更简洁的实现方式。编译链接选项包含-mcpu=cortex-m4 -mthumb，工具链版本为gcc version 12.2.0 (Arm GNU Toolchain 12.2.MPACBTI-Bet1 (Build arm-12-mpacbti.16))。请问是否有方法强制使用BL指令？

问题根源 #

Cortex-M系列仅支持Thumb指令集，但GCC默认会假设函数指针可能指向ARM/Thumb混合模式的代码，因此生成BLX指令（用于切换指令集）。当你直接使用物理地址（最低位为0）赋值给指针时，BLX会尝试切换到ARM模式，而Cortex-M不支持该模式，直接触发HardFault。

方法一：修正函数指针地址（添加Thumb模式标记） #

Cortex-M中，Thumb函数的指针需要将最低位设为1（用于指示Thumb模式），只需给目标地址按位或1即可：

void (*functionPtr_addr)(void);
functionPtr_addr = (void (*)()) (0x0800084C | 1);

此时GCC会识别这是Thumb函数，调用时要么生成BL指令，要么即使生成BLX，也会正确进入Thumb模式，不会触发异常。

方法二：用属性强制指定函数指针为Thumb模式 #

通过__attribute__((target("thumb")))修饰函数指针类型，明确告诉编译器该指针指向Thumb函数，无需切换指令集：

typedef void (*thumb_func_t)(void) __attribute__((target("thumb")));
thumb_func_t functionPtr_addr = (thumb_func_t)0x0800084C;

这种方式会让编译器直接生成BL指令调用目标函数，完全符合你的需求。

验证效果 #

使用上述两种方法后，调用生成的汇编会变为类似：

8000838:   4b03        ldr r3, [pc, #12]
 800083a:   681b        ldr r3, [r3, #0]
 800083c:   bl          800084C <target_function>

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wolfbiker1