armv6中log10数学函数在Raspberry Pi上的错误结果

Question

我有一个非常简单的代码：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
    long v = 35;
    double app = (double)v;
    app /= 100;
    app = log10(app);
    printf("Calculated log10 %lf\n", app);
    return 0;
}

这段代码在x86上工作得很好，但在arm上不工作，arm的结果是0.00000。一些想法？

Answer 1

ARM Linux发行版上的浮点支持并非微不足道。因此，您应该使用与您的系统相匹配的工具链，即操作系统和硬件，并使用正确的编译开关。

首先，您需要理解ARM的调用约定，它是关于“调用函数时参数是如何传递的？”。ARM是一个RISC架构，只能在寄存器上工作。没有直接操作内存的指令。如果您需要更改内存中的一个值，首先需要将其加载到寄存器中，修改它，然后将其存储回内存中。

当您调用一个函数时，您可能需要向它传递参数，您可以将参数放在堆栈（内存）上，但是由于ARM只能使用寄存器，您的函数可能首先要做的是将它们加载回寄存器。为了避免这种浪费，ARM调用约定使用寄存器传递参数。然而，由于ARM的寄存器数量有限，调用约定还要求您只对前四个参数使用前四个(r0-r3)寄存器，其余的仍然必须使用堆栈才能传递。

float pi2(float a) {
    return a * 3.14f;
}

00000000 <pi2>:
   0:   f24f 51c3   movw    r1, #62915  ; 0xf5c3
   4:   b508        push    {r3, lr}
   6:   f2c4 0148   movt    r1, #16456  ; 0x4048
   a:   f7ff fffe   bl  0 <__aeabi_fmul>
   e:   bd08        pop {r3, pc}

当浮动硬件支持添加到ARM时（同样是因为体系结构风格），它附带了自己的一组寄存器(s0、s1、...)。

如果我们用-c-o3-mfloat-abi=softfp编译相同代码段并转储，我们将得到

00000000 <pi2>:
   0:   eddf 7a04   vldr    s15, [pc, #16]  ; 14 <pi2+0x14>
   4:   ee07 0a10   vmov    s14, r0
   8:   ee27 7a27   vmul.f32    s14, s14, s15
   c:   ee17 0a10   vmov    r0, s14
  10:   4770        bx  lr
  12:   bf00        nop
  14:   4048f5c3    .word   0x4048f5c3

正如您现在所看到的，编译器没有创建对__AEABI_FMUL的调用，而是在将位于R0中的参数移动到S14并在S15上填充3.14之后创建一个vmul.f32指令。在乘法指令之后，它将S14中可用的结果移回R0，因为这个函数的任何调用者都希望得到它，因为调用约定。

然而，在保持简洁性的同时，这种方法引入了在ARM寄存器和FP寄存器之间移动值的开销。这显然会影响性能，并由一个新的调用约定解决，该约定由gcc称为hard。这个新约定声明，如果函数中有浮点参数，则可以使用与普通寄存器交织的浮点寄存器，并且可以返回浮点寄存器S0中的浮点值。

同样，如果我们用-c-o3-mfloat-abi=hard和dump编译代码段，我们将得到

00000000 <pi2>:
   0:   eddf 7a02   vldr    s15, [pc, #8]   ; c <pi2+0xc>
   4:   ee20 0a27   vmul.f32    s0, s0, s15
   8:   4770        bx  lr
   a:   bf00        nop
   c:   4048f5c3    .word   0x4048f5c3

您可以看到没有登记簿被移动。pi2的参数在s0中传递，编译器在S15中创建用于填充3.14的代码，并使用vmul.f32 s0、s0、S15在s0中获得所需的结果。

有关调用约定的更多信息，您应该查看ARM的网站。