ARM汇编ldr/str指令内存读写机制及多字节数据存储地址范围问题

1. 内存存储与加载的基础运行机制 #

str（存储）和ldr（加载）的访问宽度完全由指令后缀、操作的寄存器位宽决定，和操作的数值大小无关，核心运行逻辑如下：

• 存储流程：将寄存器中的数值按指定宽度拆分为N个字节，遵循当前CPU的端序规则，写入以目标地址为起始的N个连续内存单元
• 加载流程：从起始地址连续读取N个字节，遵循端序规则拼接为完整的数值，存入目标寄存器
• 常见宽度对应：
  • ldrb/strb：1字节（8位）宽度，仅操作起始地址1个内存单元
  • ldrh/strh：2字节（16位半字）宽度，操作起始地址+0、+1共2个连续地址
  • 无后缀ldr/str（32位ARM模式/操作32位W寄存器的AArch64模式）：4字节（32位字）宽度，操作起始地址+0、+1、+2、+3共4个连续地址
  • ldrd/strd（32位ARM模式）/无后缀ldr/str（操作64位X寄存器的AArch64模式）：8字节（64位双字）宽度，操作起始地址+0到+7共8个连续地址

存储32位字时，固定影响起始地址、起始地址+1、起始地址+2、起始地址+3这4个连续的内存地址。

2. 64位值存储与加载的具体行为 #

存储64位值20000000到0x0000b8f0的逻辑 #

没有任何版本的str指令会把64位数值存入单个内存地址，所有多字节存储指令都会拆分字节写入连续地址：

• 如果你使用的是32位宽度的str指令，只会存储64位值的低32位，拆分4个字节写入0x0000b8f0~0x0000b8f3，高32位直接丢弃
• 如果你要完整存储64位值，32位ARM架构需要用strd指令，AArch64架构需要用操作64位X寄存器的str指令，两类指令都会把64位值拆分为8个字节，按端序依次写入0x0000b8f0~0x0000b8f7的8个连续地址

从0x0000b8f0加载的逻辑 #

加载的字节数同样完全由指令本身决定，和地址本身无关：

• 仅ldrb指令会只读取0x0000b8f0的单字节内容
• 32位宽度的ldr指令会读取0x0000b8f0~0x0000b8f3的4个字节，拼接为32位数值存入寄存器
• 64位宽度的加载指令会读取0x0000b8f0~0x0000b8f7的8个字节，拼接为64位数值存入寄存器

Lifter内存模型实现注意点 #

• 端序适配：ARM架构默认使用小端序，低字节存储在低地址，高字节存储在高地址，部分场景支持配置大端序，建议预留端序适配开关
• 对齐检查：ARM默认要求内存访问地址对齐到访问宽度的整数倍，非对齐访问在部分架构版本下会触发数据中止异常，可根据你要适配的ARM版本选择模拟对齐异常，或者实现非对齐访问逻辑

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hany erfan