[转]关于U-BOOT中.balignl 16…

.balignl 16,0xdeadbeef
首先要弄明白.balignl的意思，这其实应该算是一个伪操作符，伪操作符的意思就是机器码里，并没有一个汇编指令与其对应，是由编译器来实现其功能的。
.balign是意思是：以当前地址为开始开始，找到第一次出现的以第一个参数为整数倍的地址，并将其作为结束地址，
在这个结束地址前面存储一个字节长度的数据，存储内容正是第二个参数。如果当前地址正好是第一个参数的倍数，则没有数据被写入到内存。
.balign 8,0xde这条指令的含义可以用下图表示：

图解：以当前地址为开始开始，找到第一次出现的以8为整数倍的地址，并将其作为结束地址，在这个结束地址前面存储一个字节长度的数据0xde。
如果当前地址正好是8的倍数，则没有数据被写入到内存。
以此类推，.balignw则表示第二个参数存入的内容长度为2字节：
   .balignw 4, 0x368d
因为现在填入的内容为2个字节，那就存在以下几种情况：
   1>当前地址没有偏移就满足了以4为倍数的地址
   2>当前地址偏移了1个字节就满足了以4为倍数的地址
   3>当前地址偏移了2个字节就满足了以4为倍数的地址
   4>当前地址编移了3个字节就满足了以4为倍数的地址
分析一下这四种情况：
   1>当没有偏移的时候，地址中间肯定没有办法填上信息
   2>当偏移1个字节的时候，地址中间空隙不够，所以填入的数值，是末定义，也就是说，填入什么值，不清楚
   3>当偏移2个字节的时候，地址中间的空隙正好填入0x368d两个字节的内容
   4>当偏移3个字节的时候，地址中间的空隙大于所要填的内容。此时填入的数值，是末定义，填入什么值，不清楚
以此类推，.balignl，这个指令用来填与一个字，即4个字节的长度
仔细分析一下就知道，对于.balignl 16,0xdeadbeef，如果想要0xdeadbeef一定填到当前地址后面某个部分，当前地址偏移量就必须为4字节，这样才能保证在任何情况下，偏移的地址所留的空隙刚好填入所要填的内容。

注意：0xdeadbeef是什么意思？
类似这样的值很多，像0xabababab，它们的作用就是为内存做标记，插在那里，就表示从这个位置往后的一段有特殊作用的内存，而这个位置往前，禁止访问。

看了上面转载的博文，算是有豁然开朗了，下面再转一篇博文，是对这条命令进行的验证，算是对上面自己理解的一个实践。

转自：http://www.liweifan.com/2012/01/11/assembly-embedded-system-balignl-arm/

 先将部分代码贴出，来自于uboot-2011.06目录下arch\arm\cpu\arm920t\start.S。

1.   
2.   
3. #include    
4. #include    
5. #include    
6.   
7.   
8.   
9.   
10. .globl _start  
11. _start: b   start_code  
12.     ldr pc, _undefined_instruction  
13.     ldr pc, _software_interrupt  
14.     ldr pc, _prefetch_abort  
15.     ldr pc, _data_abort  
16.     ldr pc, _not_used  
17.     ldr pc, _irq  
18.     ldr pc, _fiq  
19.   
20. _undefined_instruction: .word undefined_instruction  
21. _software_interrupt:    .word software_interrupt  
22. _prefetch_abort:    .word prefetch_abort  
23. _data_abort:        .word data_abort  
24. _not_used:      .word not_used  
25. _irq:           .word irq  
26. _fiq:           .word fiq  
27.   
28.     .balignl 16,0xdeadbeef  

 

 

问题出在58行，.balignl 16,0xdeadbeef，查了以前的笔记得知这是一个伪指令，主要是字节对齐用的。对于某些处理器来说，所编写的代码不对齐并不会报错，但编译器为了优化，也可能会自动帮你对齐。但对于另外一些处理器的编译器来说，汇编代码里必须手动保持对齐，否则编译器会报错，arm处理器就是如此。本着精读的态度，上网查了一下资料，结果花掉了1下午的时间o(︶︿︶)o。。。

balignl有几个“近亲”，具体看下面截图：

四种功能基本相同，不同之处在于填充时的字节数。.align和.balign是1个字节1个字节的填充，.balignw是2个字节2个字节的填充，而.balignl一次填充4个字节。

我们以balignl为例说明，它的完整指令格式为： .balignl {alignment} {,fill} {,max}。

第一个参数alignment为一个正整数，对齐时要以alignment的值的整数倍为结束地址，以当前地址为起始地址，进行字节填充，比如当前地址为20，而alignment的值我们设定为16，那么字节填充自20开始，结束于20后第一个16的倍数地址处，即32处。

第二个参数fill即我们选定的，用来填充的数值。balignl模式下，最大为4字节，不够4字节系统会自动补够4字节，此参数可选，不标则采用默认值0。

第三个参数max也是可选项，默认值为alignment。若对齐时偏移量大于max，则不偏移。同上例，从16--32，偏移量为16，如果max我们设置为8，那么该偏移不进行。

为了能更容易理解，我们实际操作下。

将start.S拷贝至任意目录，保留58行前以及start_code段的代码（大约在117~124行），方便起见，我直接贴出裁剪后的代码：

1.   
2.   
3. #include    
4. #include    
5. #include    
6.   
7.   
8.   
9.   
10. .globl _start  
11. _start: b   start_code  
12.     ldr pc, _undefined_instruction  
13.     ldr pc, _software_interrupt  
14.     ldr pc, _prefetch_abort  
15.     ldr pc, _data_abort  
16.     ldr pc, _not_used  
17.     ldr pc, _irq  
18.     ldr pc, _fiq  
19.   
20. _undefined_instruction: .word undefined_instruction  
21. _software_interrupt:    .word software_interrupt  
22. _prefetch_abort:    .word prefetch_abort  
23. _data_abort:        .word data_abort  
24. _not_used:      .word not_used  
25. _irq:           .word irq  
26. _fiq:           .word fiq  
27.   
28.     .balignl 16,0xdeadbeef  
29.   
30. start_code:   
31.       
32.     mrs r0, cpsr  
33.     bic r0, r0, #0x1f  
34.     orr r0, r0, #0xd3  
35.     msr cpsr, r0  

 

OK，首先我们将58行屏蔽掉，然后在59行添加代码：

58:  @.balignl 16,0xdeadbeef

59:  .byte 0x11

保存后，用linux上的交叉编译器来编译下，看看什么效果：

eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-as start.S -o start.o

start.S: Assembler messages:

start.S:41: Error: misaligned branch destination

提示边界对齐出错，这说明arm编译器没有自动帮我们对齐。添加的 .byte 0x11只占用了1字节，导致其后的全部指令地址都没有对齐，而arm的指令要求32位对齐，不然无法寻址。所以41行处跳转去start_code时出现了问题，start_code此时的存储地址不是4字节的整数倍，当然无法寻址了。

要解决这个问题，这里我们就需要手动对齐了。在59行后添加如下代码：

.align 4，0x12

保存后再编译就顺利通过了。为了能更清楚知道它的作用，我们来看看反汇编代码：

1. eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-objdump -d start.o  
2.   
3. start.o:     file format elf32-littlearm  
4.   
5. Disassembly of section .text:  
6.   
7. 00000000 <_start>:  
8.    0:   ea00000e        b       40   
9.    4:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 20 <_undefined_instruction>  
10.    8:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 24 <_software_interrupt>  
11.    c:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 28 <_prefetch_abort>  
12.   10:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 2c <_data_abort>  
13.   14:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 30 <_not_used>  
14.   18:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 34 <_irq>  
15.   1c:   e59ff014        ldr     pc, [pc, #20]   ; 38 <_fiq>  
16.   
17. 00000020 <_undefined_instruction>:  
18.   20:   00000000        .word   0x00000000  
19.   
20. 00000024 <_software_interrupt>:  
21.   24:   00000000        .word   0x00000000  
22.   
23. 00000028 <_prefetch_abort>:  
24.   28:   00000000        .word   0x00000000  
25.   
26. 0000002c <_data_abort>:  
27.   2c:   00000000        .word   0x00000000  
28.   
29. 00000030 <_not_used>:  
30.   30:   00000000        .word   0x00000000  
31.   
32. 00000034 <_irq>:  
33.   34:   00000000        .word   0x00000000  
34.   
35. 00000038 <_fiq>:  
36.   38:   00000000        .word   0x00000000  
37.   3c:   121212ee        .word   0x121212ee  
38.   
39. 00000040 :  
40.   40:   e10f0000        mrs     r0, CPSR  
41.   44:   e3c0001f        bic     r0, r0, #31     ; 0x1f  
42.   48:   e38000d3        orr     r0, r0, #211    ; 0xd3  
43.   4c:   e129f000        msr     CPSR_fc, r0  

仔细看37行处，align4,0x12的作用体现出来了吧？为了能够4字节对齐，添加了0x121212共3字节，这样就保证了start_code开始处的地址为4字节的倍数。

接下来我们将刚刚添加的代码删除掉，恢复至start.S刚裁剪完后的状态（不要忘记将58行处的屏蔽去掉）。之后做如下改动（红色部分为改动部位）：

1. .globl _start      //不占用内存空间   
2. _start: b   start_code       //占用4字节   
3.     ldr pc, _undefined_instruction     //占用4字节    
4.     ldr pc, _software_interrupt      //占用4字节   
5.     ldr pc, _prefetch_abort      //占用4字节   
6.     ldr pc, _data_abort      //占用4字节   
7.     ldr pc, _not_used      //占用4字节   
8.     ldr pc, _irq      //占用4字节   
9. @    ldr pc, _fiq    //屏蔽掉了，这里不再占用内存     
10.        
11. _undefined_instruction: .word undefined_instruction      //占用4字节   
12. _software_interrupt:    .word software_interrupt      //占用4字节   
13. _prefetch_abort:    .word prefetch_abort      //占用4字节   
14. _data_abort:        .word data_abort      //占用4字节   
15. _not_used:      .word not_used      //占用4字节   
16. _irq:           .word irq      //占用4字节   
17. @_fiq:           .word fiq   //屏蔽掉了，这里同样不占用内存     
18.        
19.     .balignl 16,0xdeadbeef      

上面一共占用内存为 4字节x7 + 4字节x6 =52字节。离52最近的16的整数倍地址为64，中间差了12个字节，对齐时需要填充3次的0xdeadbeef，下面我们验证下，看推断对不对。

编译之后再进行反汇编，有如下显示：

1. eleven@eleven-desktop:~/workspace$ arm-linux-objdump -d start.o  
2.   
3. start.o:     file format elf32-littlearm  
4.   
5. Disassembly of section .text:  
6.   
7. 00000000 <_start>:  
8.    0:   ea00000e        b       40   
9.    4:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 1c <_undefined_instruction>  
10.    8:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 20 <_software_interrupt>  
11.    c:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 24 <_prefetch_abort>  
12.   10:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 28 <_data_abort>  
13.   14:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 2c <_not_used>  
14.   18:   e59ff010        ldr     pc, [pc, #16]   ; 30 <_irq>  
15.   
16. 0000001c <_undefined_instruction>:  
17.   1c:   00000000        .word   0x00000000  
18.   
19. 00000020 <_software_interrupt>:  
20.   20:   00000000        .word   0x00000000  
21.   
22. 00000024 <_prefetch_abort>:  
23.   24:   00000000        .word   0x00000000  
24.   
25. 00000028 <_data_abort>:  
26.   28:   00000000        .word   0x00000000  
27.   
28. 0000002c <_not_used>:  
29.   2c:   00000000        .word   0x00000000  
30.   
31. 00000030 <_irq>:  
32.   30:   00000000        .word   0x00000000  
33.   34:   deadbeef        .word   0xdeadbeef  
34.   38:   deadbeef        .word   0xdeadbeef  
35.   3c:   deadbeef        .word   0xdeadbeef  
36.   
37. 00000040 :  
38.   40:   e10f0000        mrs     r0, CPSR  
39.   44:   e3c0001f        bic     r0, r0, #31     ; 0x1f  
40.   48:   e38000d3        orr     r0, r0, #211    ; 0xd3  
41.   4c:   e129f000        msr     CPSR_fc, r0  

.balignl 16,0xdeadbeef的作用体现出来了，注意看红色部分，与我们的推断相吻合。

网上查阅，找到了两种答案：

1.类似这样的值很多，像0xabababab，它们的作用就是为内存做标记，插在那里，就表示从这个位置往后的一段有特殊作用的内存，而这个位置往前，禁止访问。

2.正如deadbeef一样，其实是作者故意搞笑，无任何实际意义。