如何在内联汇编中实现这一点？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何在内联汇编中实现这一点？

【英文标题】：How to implement this in inline assembly?

【发布时间】：2014-06-03 02:45:23

【问题描述】：

我在理解 GNU 内联汇编语法方面非常糟糕，所以我希望一个实际的例子能有所帮助。鉴于以下程序集（x86-64，Clang 输出），我将如何使用相同的内联程序集构造函数？ GCC 为同一个函数生成不同的代码，我想让它生成与 Clang (-O3) 输出相同的版本。

bittest(unsigned char, int):
    btl %esi, %edi
    setb    %al
    ret

这是 GCC (-O3) 产生的结果：

bittest(unsigned char, int):
    movzx    eax, dil
    mov    ecx, esi
    sar    eax, cl
    and    eax, 1
    ret

这是函数的 C 代码：

bool bittest(unsigned char byte, int index)

    return (byte >> index) & 1;

【问题讨论】：

我和帕特里克在一起，你在试图准确匹配 clang 时打错了电话。你可以简单地做 asm("btl %esi, %edi\nsetb %al\nret")，但你几乎肯定会后悔。如果你决定你愿意探索合理的替代方案，我有一些。另外，如果您要使用内联 asm，您是否查看了新文档？他们最近被重写了。它们组织得更好，并且包含许多示例：gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html

那么 GCC 生成了什么？你确定它至少没有那么好？

您在询问有关编程细节的问题，但没有暗示您的更大目标。你在优化性能吗？为了按位正确？只是为了学习？还是出于完全不同的原因？这可能会严重影响给出的答案 - 目前我不知道你的目标是什么，什么是可接受的答案。

@MatsPetersson 更新了我的问题。

@KlaasvanGend 我实际上无法访问 Clang atm 的本地副本，只有 MinGW。我想比较一下性能。

【参考方案1】：

嗯，上次我写了一个 32bit 的 bittest，它看起来像这样（64bit 看起来略有不同）：

unsigned char _bittest(const long *Base, long Offset) 
 
   unsigned char old; 
   __asm__ ("btl %[Offset],%[Base] ; setc %[old]" : 
      [old] "=rm" (old) : 
      [Offset] "Ir" (Offset), [Base] "rm" (*Base) : 
      "cc"); 

   return old; 

虽然如果你想把它放在公共标题中，我有一个不同的版本。当我使用 -O2 时，它最终会内联整个内容以生成真正高效的代码。

我很惊讶 gcc 本身不会在此处生成 btl（请参阅 https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=36473），但你说得对，它不会。

【讨论】：

从Base 中删除"m" 替代项将是一种优化。现代 CPU 上的 x86 内存位串指令比某些地址数学 + 负载 + bt r,r 慢得多（如 ~10 微秒）。

我想这取决于释放寄存器的成本。如果 gcc 有一个临时寄存器，那你可能是对的。如果它必须刷新/重新加载某些东西，也许不是。 IAC，我认为我从未见过 gcc 在指定“rm”时使用“m”。但是，如果我要更新这个旧答案，我会更倾向于添加 @cc 东西而不是使用 setc。

【参考方案2】：

我认为您不太可能在编译器中确定一个逐字节的等效版本，存在一些不值得担心的细微差异。在this question 之后，确保您使用正确的标志进行编译。试图让两个编译器产生相同的输出可能是徒劳的。

【参考方案3】：

如果您想生成完全相同的代码，则可以执行以下操作

const char bittestfunction[] =  0xf, 0xa3, 0xf7, 0xf, 0x92, 0xc0, 0x3 ;
int (*bittest)( unsigned char, int ) = (int(*)(unsigned char, int))bittestfunction;

你可以用同样的方式调用它bittest( foo, bar )。

来自 (gcc) 编译的可执行文件上的 objdump

00000000004006cc <bittestfunction>:
  4006cc:       0f a3 f7                bt     %esi,%edi
  4006cf:       0f 92 c0                setb   %al
  4006d2:       c3                      retq

【讨论】：

这没用，因为它没有内联。这个问题真正想要的是一个可以内联的 inline-asm 版本。更糟糕的是，这必须通过函数指针（使用间接call）调用，因为您将其编写为数据，而不是仅在 asm 中编写可以正常链接的独立函数。