64bit ARMv8 在 Linaro 3.10.x 上的移植

最新推荐文章于 2024-05-17 11:28:22 发布

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本文详细介绍了64位ARMv8架构在Linaro 3.10.x内核上的移植过程，重点关注了基本认知和移植要点。在基本认知部分，讨论了不同位宽CPU中int类型的位数变化，__BITS_PER_LONG宏，64位类型定义如long和long long，以及size_t和__kernel_ssize_t的定义。在移植要点中，强调了处理32位到64位编译问题，指针类型转换，printf格式符的使用，以及内存地址和资源转换等问题。

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基本认知

1) int
在16位的CPU上是16位
在32位的CPU上是32位
在64位的CPU上是64位

2) __BITS_PER_LONG vs BITS_PER_LONG

32bit / 64bit 架构中，都是

#define __BITS_PER_LONG 32

32bit / 64bit 用户空间不能依赖于 CONFIG_64BIT 宏；而需要利用编译器宏来区分。

#ifdef CONFIG_64BIT
#define BITS_PER_LONG 64
#else
#define BITS_PER_LONG 32
#endif /* CONFIG_64BIT */

针对 ARMv8 特别定义了

#ifndef BITS_PER_LONG_LONG
#define BITS_PER_LONG_LONG 64
#endif

3）有两种表示64bit 的类型定义。一种是 long, 一种是 long long。这个是编译器相关。

kernel/include/uapi/asm-generic/int-l64.h

kernel/include/uapi/asm-generic/int-ll64.h

4) __kernel_ssize_t , size_t

大多数32bit体系架构里， size_t 被定义为 unsigned int

所有64bit体系架构里， size_t 被定义为 unsigned long

#ifndef __kernel_size_t
#if __BITS_PER_LONG != 64
typedef unsigned int	__kernel_size_t;
typedef int		__kernel_ssize_t;
typedef int		__kernel_ptrdiff_t;
#else
typedef __kernel_ulong_t __kernel_size_t;
typedef __kernel_long_t	__kernel_ssize_t;
typedef __kernel_long_t	__kernel_ptrdiff_t;
#endif
#endif

size_t 定义

#ifndef _SIZE_T
#define _SIZE_T
typedef __kernel_size_t		size_t;
#endif

#ifndef _SSIZE_T
#define _SSIZE_T
typedef __kernel_ssize_t	ssize_t;
#endif

5）printf函数族中 %x vs %p

%x: 输出 hex 格式的数值。"x" 输出小写字符(abcdef), "X"输出大写字符（ABCDEF）。

%p: 输出指针值。依赖于编译器和平台体系架构。

另外，相同数据类型条件下，%p 相当于 %0x （数值高位自动补全0）。

6）参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Printf

移植要点

1）32bit运行正常的代码，先不要改动逻辑，首先解决编译问题和针对64bit的代码整改。

2）指针不应该被转化成为 32bit signed/unsigned int。否则将因为64bit 指针被截断而无效。

正确做法应该是强制转化为 void* 类型。

3）printf 输出指针数据时，应该使用 %p, 而不是 %x。

64bit平台下的一个例子说明。

size_t Gb = 1024*1024*1024;
char *a = (char *)malloc(2 * Gb * sizeof(char));
char *b = (char *)malloc(2 * Gb * sizeof(char));
printf("use %%X: a=%X\n", a);
printf("use %%X: b=%X\n", b);
printf("use %%p: a=%p\n", a);
printf("use %%p: b=%p\n", b); 
use %X: a=80000040
use %X: b=40010040   // wrong!
use %p: a=0000000080000040
use %p: b=0000000140010040

4）如果64bit内存地址需要被转化为32bit寄存器时，需要先讲32bit 软件代码中的内存地址

显式转化为phys_addr_t 类型，然后在强制类型转化为 32bit。

#ifdef CONFIG_PHYS_ADDR_T_64BIT
typedef u64 phys_addr_t;
#else
typedef u32 phys_addr_t;
#endif

typedef phys_addr_t resource_size_t;

5）使用 of_address_to_resource() ，而不要错误使用 of_get_address()。

具体查看of_get_address()函数，其内部默认了 const __be32* 类型因此导致转化失败。

6）size_t 和 int 替换

如果64bit 开发平台定义 long long 而不是 long 为 64bit, 需要考虑转化32bit 代码中 size_t 的使用。

#ifndef _ASM_GENERIC_TYPES_H
#define _ASM_GENERIC_TYPES_H
/*
 * int-ll64 is used practically everywhere now,
 * so use it as a reasonable default.
 */
#include <asm-generic/int-ll64.h>

#endif /* _ASM_GENERIC_TYPES_H */

64bit 系统中, value 不是原来32bit系统假定的 unsigned int类型

const char *invalidFormat = "%u";
size_t value = SIZE_MAX;
printf(invalidFormat, value);

64bit 系统中，如下代码示例里 pointer 长度将产生缓冲区溢出。

char buf[9];
sprintf(buf, "%p", pointer);

7）针对 sscanf 函数，对于 size_t 应该使用 %zu

// PR_SIZET on Win64 = "I"
// PR_SIZET on Win32 = ""
// PR_SIZET on Linux64 = "z"
// ...
size_t u;
scanf("%" PR_SIZET "u", &u);