PC 指针为何不等于执行地址？

ARM 嵌入式开发中，直接读 PC（R15）获取"当前执行指令地址"必出错——执行地址0x08000100时，PC 可能是0x08000104（Cortex-M3/M4）或0x08000108（经典 ARM）。核心原因只有两个：流水线并行执行与架构规范固化，以下聚焦 Cortex-M3/M4讲透关键。

一、先明确两个核心概念

• 执行地址：CPU 当前正在"执行（Execute）"的指令地址（如正在运算的ADD指令地址）
• PC 指针：CPU 下一个要"取指（Fetch）"的指令地址（告诉 CPU 下条指令在哪）

PC 天然指向"执行地址的后面"，差异仅在于偏移多少——由流水线和架构决定。

二、根本原因：流水线 + 架构规范

1. 流水线机制：并行执行的必然结果

ARM 用 3 级流水线（取指→译码→执行）实现指令并行：当指令 A（执行地址）在执行时，指令 B 在译码，指令 C 在取指，PC 此时指向指令 C 的地址。

例：经典 ARM（32 位指令）中，执行地址0x00（A）→ PC0x08（C），偏移 +8；但 Cortex-M3/M4 有额外规范。

2. 架构规范：Cortex-M3/M4 的"强制偏移"

Cortex-M3/M4 仅支持 Thumb/Thumb-2 指令集（16/32 位指令），ARMv7-M 架构强制规定：无论指令是 16 位还是 32 位，PC = 执行地址 + 4。

• 执行 16 位指令（地址0x00）→ PC0x04
• 执行 32 位指令（地址0x00）→ PC0x04

目的是简化开发：无需判断指令长度，偏移规则统一。

三、Cortex-M3/M4 实战：正确获取执行地址

1. 手动计算：PC - 4

因PC = 执行地址 + 4，减 4 即得真实执行地址：

; 获取当前执行地址，存入R0
GetCurrentAddr:MRS R0, PC        ; R0 = PC（执行地址+4）SUB R0, R0, #4    ; R0 = 执行地址（正确）BX LR

2. 用伪指令：避免手动算偏移

日常开发优先用ADR/LDR =label，编译器自动处理 PC 偏移：

ADR R0, DataBuf     ; 短距离：自动生成PC相对寻址（修正偏移）
LDR R1, =ConfigAddr ; 长距离：从字面池读地址（无需关心PC）
DataBuf:  DCD 0x11223344
ConfigAddr:  DCD 0x00001234

四、3 个必避误区

1. 误区 1：按指令长度算偏移（16 位 +2、32 位 +4）→ 错！Cortex-M 强制 +4
2. 误区 2：混用架构规则（把经典 ARM 的 +8 套到 Cortex-M）→ 错！Cortex-M 只 +4
3. 误区 3：手动算偏移不用伪指令→ 错！ADR/LDR =label更稳定，避免代码修改后偏移失效

五、总结

PC≠执行地址，是 ARM"效率（流水线并行）"与"易用性（架构规范）"的平衡结果。对 Cortex-M3/M4 开发者，只需记住：

• PC = 执行地址 + 4
• 获取执行地址用PC-4
• 日常用伪指令处理地址

无需深究流水线细节，按规则用即可。