如何强制ARM64 GCC用指令构造双精度浮点数，规避.rodata段

问题说明 #

ARM64指令长度为32位，使用64位浮点常量时，编译器通常会将字面量存入数据段，再通过加载指令读取。但AArch64 GCC在部分场景下会通过mov/movk/fmov等指令直接构造双精度浮点数，无需依赖数据段。例如：

• 初始化值为{5.5, 6.6}时，编译器会生成指令构造常量
• 换成{1.1, 2.2}时，编译器默认将常量存入数据段，通过adrp+ldr加载

需要找到编译器选项强制开启指令构造浮点常量的特性，避免嵌入式代码中引入数据段。

示例汇编对比 #

常量存入数据段（{1.1, 2.2}） #

000000000044fda0 <foo>: 1.1, 2.2
  44fda0:       d2800000        mov     x0, #0x0                        // #0
  44fda4:       b0000002        adrp    x2, 450000 <pmalloc+0x78>       // 计算数据段地址
  44fda8:       b0000001        adrp    x1, 450000 <pmalloc+0x78>
  44fdac:       fd472c41        ldr     d1, [x2, #3672]                 // 加载双精度常量
  44fdb0:       fd473020        ldr     d0, [x1, #3680]
  44fdb4:       6d000001        stp     d1, d0, [x0]
  ...
  44fdbc:       d65f03c0        ret

指令构造常量（{5.5, 6.6}） #

000000000044fda0 <foo>: 5.5, 6.6
  44fda0:       d2800000        mov     x0, #0x0                        // #0
  44fda4:       b203e7e1        mov     x1, #0x6666666666666666         // 加载低64位立即数
  44fda8:       1e62d001        fmov    d1, #5.500000000000000000e+00
  44fdac:       f2e80341        movk    x1, #0x401a, lsl #48            // 拼接高16位
  44fdb0:       9e670020        fmov    d0, x1                          // 转成浮点寄存器
  44fdb4:       6d000001        stp     d1, d0, [x0]
  ...
  44fdbc:       d65f03c0        ret

环境信息 #

使用的编译器版本：

$ aarch64-linux-gnu-gcc --version
aarch64-linux-gnu-gcc (Ubuntu/Linaro 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.

测试用C代码（float.c）：

void foo(void* base_ptr)
{
    double buffer[2]= {5.5, 6.6};
    double* q = (double*)base_ptr;
    *q++ = buffer[0];
    *q = buffer[1];
    return ;
}

int main() {
    double f[2];
    foo(f);
}

解决方案 #

使用-mno-fp-read-only-data编译选项，强制GCC通过指令构造所有双精度浮点常量，而非将其存入只读数据段：

aarch64-linux-gnu-gcc -mno-fp-read-only-data float.c -o float

该选项会让GCC针对所有浮点常量生成mov/movk/fmov序列，即使需要多条指令，也不会将常量写入数据段，完全符合嵌入式场景下避免数据段的需求。

注：如果允许浮点常量的近似值，可以配合-ffast-math进一步优化指令数量，但会牺牲数值精度；若需要精确值，仅使用-mno-fp-read-only-data即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Capital S