Вычитание указателя, 32-битное ARM, отрицательное расстояние, сообщенное как postive

Question

При выполнении вычитания указателей и первого указателя меньше второго, я получаю ошибку underflow с процессором ARM.

Пример кода:

#include <stdint.h> 
#include <stdbool.h> 

uint8_t * p_formatted_data_end; 
uint8_t formatted_text_buffer[10240]; 

static _Bool 
Flush_Buffer_No_Checksum(void) 
{ 
    _Bool  system_failure_occurred = false; 
    p_formatted_data_end = 0; // For demonstration puposes. 
    const signed int length = 
     p_formatted_data_end - &formatted_text_buffer[0]; 
    if (length < 0) 
    { 
     system_failure_occurred = true; 
    } 
    //... 
    return true; 
} 

Код сборки генерируется компилятором IAR является:

807   static _Bool 
    808   Flush_Buffer_No_Checksum(void) 
    809   { 
    \      Flush_Buffer_No_Checksum: 
    \ 00000000 0xE92D4070   PUSH  {R4-R6,LR} 
    \ 00000004 0xE24DD008   SUB  SP,SP,#+8 
    810    _Bool  system_failure_occurred = false; 
    \ 00000008 0xE3A04000   MOV  R4,#+0 
    811    p_formatted_data_end = 0; // For demonstration purposes. 
    \ 0000000C 0xE3A00000   MOV  R0,#+0 
    \ 00000010 0x........   LDR  R1,??DataTable3_7 
    \ 00000014 0xE5810000   STR  R0,[R1, #+0] 
    812    const signed int length = 
    813     p_formatted_data_end - &formatted_text_buffer[0]; 
    \ 00000018 0x........   LDR  R0,??DataTable3_7 
    \ 0000001C 0xE5900000   LDR  R0,[R0, #+0] 
    \ 00000020 0x........   LDR  R1,??DataTable7_7 
    \ 00000024 0xE0505001   SUBS  R5,R0,R1 
    814    if (length < 0) 
    \ 00000028 0xE3550000   CMP  R5,#+0 
    \ 0000002C 0x5A000009   BPL  ??Flush_Buffer_No_Checksum_0 
    815    { 
    816     system_failure_occurred = true; 
    \ 00000030 0xE3A00001   MOV  R0,#+1 
    \ 00000034 0xE1B04000   MOVS  R4,R0 

Инструкция вычитания SUBS R5,R0,R1 эквивалентно:

R5 = R0 - R1 

N бит регистр CPSR будет t, если результат отрицательный. Ссылка: Раздел A4.1.106 SUB из ARM Architecture Reference Manual

Пусть:

R0 == 0x00000000 
R1 == 0x802AC6A5 

Регистрация R5 будет иметь значение 0x7FD5395C. N бит регистра CPSR: 0, с указанием результата не является отрицательным.

Приложение «Калькулятор Windows 7» сообщает об отрицательном значении, но только в том случае, если оно выражается как 64-разрядные: FFFFFFFF7FD5395C.

В качестве эксперимента я использовал тип ptrdiff_t для длины, и был сгенерирован тот же язык ассемблера.

Вопросы:

1. Является ли это действительным поведение, чтобы получить результат вычитания указателя на опустошения?
2. Каков рекомендуемый тип данных для просмотра расстояния как отрицательный?

Платформа:
Target Процессор: ARM Cortex A8 (TI AM3358)
Компилятор: IAR 7,40
Развитие платформы: Windows 7.

Answer 1

Является ли это действительным поведение, чтобы иметь результат вычитания указателя на нижний поток?

Да, поскольку поведение в вашем случае не определено. Любое поведение действительно. Как отмечалось в комментариях, разница между двумя указателями определяется только для указателей, которые указывают на элементы одного и того же объекта массива, или один за последним элементом объекта массива (C2011, 6.5.6/9).

Каков рекомендуемый тип данных для просмотра расстояния как негативный?

В случае определения результата вычитания двух указателей указывается тип ptrdiff_t, знаковый целочисленный тип определенного для реализации размера. Если вы оцениваете p1 - p2, где p1 указывает на элемент массива, а p2 указывает на более поздний элемент того же массива, тогда результат будет отрицательным числом, представляемым как ptrdiff_t.

Answer 2

Хотя это UB, как указано в другом ответе, большинство реализаций C будет просто вычитать эти указатели в любом случае ptrdiff_t размер (или, возможно, с использованием соответствующих арифметических операций для их размера слова, которые также могут быть различными, если оба операнда near/far/huge указатели). Результат должен соответствовать внутри ptrdiff_t, который, как правило, typedef-ed int на ARM:

typedef int ptrdiff_t; 

Так что вопрос с вашим кодом в данном случае будет просто, что вы лечение unsigned int значения как знаковое, и это не поместиться. Как указано в вашем вопросе, адрес formatted_text_buffer - 0x802AC6A5, который вписывается в номер unsigned int, но (int)0x802AC6A5 в форме дополнения двух на самом деле является номером отрицательным номером (-0x7FD5395B). Поэтому вычитание отрицательного числа из 0 вернет положительное int, как и ожидалось.

Подпись 32-разрядное целое число Вычитание будет работать корректно, если оба операнда меньше, чем 0x7FFFFFFF друг от друга, и это разумно ожидать, что ваши массивы быть меньше, чем:

// this will work 
const int length = &formatted_text_buffer[0] - &formatted_text_buffer[100]; 

Или, если вам действительно нужно сделать вычитать указатели, которые не помещаются в подписанных 32-разрядных целых чисел, используйте long long вместо:

// ...but I doubt you really want this 
const long long length = (long long)p_formatted_data_end - 
    (long long)&formatted_text_buffer[0];