内联汇编代码和存储 128 位结果

Posted 2023-02-16

【中文标题】内联汇编代码和存储 128 位结果

【英文标题】：Inline assembly code and storing 128-bit result

【发布时间】：2016-02-23 16:59:11

【问题描述】：

我必须在我的 C 程序中使用 Ubuntu 上的 GCC 编译器将以下语句作为内联汇编代码编写。

__int128 X = (__int128)F[0]*T[0]+(__int128)F[1]*T[1]+(__int128)F[2]*T[2]);

其中 F 是无符号 64 位整数数组，T 是有符号 64 位整数数组。数组 F 作为参数通过引用传递，而 T 是本地数组。我将上述声明翻译如下

__asm__("movq %0, %%rax;        imulq  %1;  movq %%rax, %%xmm0; movq %%rdx, %%xmm1;"
        ::"m"(F[0]), "m"(T[0]));
__asm__("movq %0, %%rax;        imulq  %1;  movq %%xmm0, %%rcx; addq %%rcx, %%rax;" 
        "movq %%rax, %%xmm0;                movq %%xmm1, %%rcx; adcq %%rcx, %%rdx;"
        "movq %%rdx, %%xmm1;"
        ::"m"(F[1]), "m"(T[1]));
__asm__("movq %2, %%rax;        imulq  %3;  movq %%xmm0, %%rcx; addq %%rcx, %%rax;" 
        "movq %%rax, %?;                    movq %%xmm1, %%rcx; adcq %%rcx, %%rdx;"
        "movq %%rdx, %?;"
        :"=m"(??), "=m"(??):"m"(F[2]), "m"(T[2]));

首要的问题是我做得对吗？如果是，那么我不知道如何将结果存储到 X 中，因为结果的低 64 位在 rax 中，而高 64 位在 rdx 中。我已经检查过是否可以替换？？ X，那么我得到了错误的结果。

使用 xmm 寄存器进行存储是有原因的。由于我对内联汇编很天真，因此我认为有更好的方法来做到这一点。我用上面的内联汇编代码检查了我的程序，没有错误。任何帮助或改进建议将不胜感激。

【参考方案1】：

您正在对 F 进行符号扩展。由于没有带符号 * 无符号乘法指令，因此必须明确进行符号扩展（16 位到 32 位示例）：

(0xFFFF0000 + S) * U
= 0xFFFF0000 * U + S * U
= (0x100000000 - 0x10000) * U + S * U
= 0x100000000 * U - 0x10000 * U + S * U
= S * U - 0x10000 * U  (don't care about high bits)

您不能依赖内联 asm 语句块之间的寄存器中剩余的值；你必须使用变量。所有修改过的寄存器都必须声明为输出或clobbers。

例如，U（64 位无符号值）和 S（64 位有符号值）的单次乘法：

__int128 X;
uint64_t Utmp = U;
asm ("mov %1, %%rax;"
     "mul %2;"
     "test %2, %2;"
     "cmovns %3, %1;"
     "sub %1, %%rdx"
     : "=&A" (X), "+r" (Utmp) : "r" (S), "rm" (0UL));

编辑：无需零输入即可完成：

int64_t Stmp = S;
asm ("mov %1, %%rax;"
     "mul %2;"
     "sar $63, %1;"
     "and %2, %1;"
     "sub %1, %%rdx"
     : "=&A" (X), "+rm" (Stmp) : "r" (U));

【讨论】：

正如我所说，我对内联汇编很天真，那么“rm”（0UL）是什么意思。 %3 是否代表 Utmp？如果“+r”（Utmp）我没记错的话，你要确保 Utmp 在使用前应该存储在寄存器中。同样，您正在使用 mul 将 S 视为无符号。

如何将结果移动到 X 中而不在程序集模板中指定它？

S 不被视为无符号，因为如果 S 为负，mul 的结果会被适当地修改。 %3 是寄存器或内存中的 64 位零，如 "rm" (0UL) 所示。