在装配中找到最大值和最小值

Posted 2023-02-16

【中文标题】在装配中找到最大值和最小值

【英文标题】：Finding max and min in assembly

【发布时间】：2013-09-23 00:48:22

【问题描述】：

尝试在汇编中执行以下操作：

#include <stdio.h>
main()
        int a,b,c=0,d=0;
        for(a = -3; a >= 3; a++)
                b = a*a*a*a*a*a*a - a*a*a*a*4 - a*a*a + a*a*7 + 30*a;
                if(b>=c)
                        c=b;
                
                if(b<=d)
                        d=b;
                
        
    printf("The max value is" + c + "\n");
    printf("The min value is" + d + "\n");

我在汇编中编写的代码不多，并且我希望在查看汇编语言时能够理解我的代码，所以简单地将其转换为使用 gcc 的汇编是不可能的。

我的目标是在编写此代码时尽可能少地使用nop。所以我想我的问题是：

在没有大规模组装的情况下，最好的方法是什么？ 重新进入登记簿的数量？是这样吗 可能吗？ 当我在汇编中循环时，我是否想要已经设置a 的值？或者可以 我在这里编程有点像这样的for循环？ （我可以避免while循环以节省空间吗）

【问题讨论】：

@Christian：你是对的，但请阅读散文。问题是询问如何在汇编中完成等价的事情，使用 C 作为他们想要发生的事情的模型。

@Christian：即使是家庭作业，他们也在问一个有效的问题，而不是要求为他们完成工作。

两个建议：1）关于 GCC/x86 程序集的优秀链接：Programming from the Ground Up, Jonathan Bartlett，2）“gcc -S”你的 C sn-ps 并分析结果。 “使用 gcc 将其转换为程序集”强调 NOT “有点问题”。这是推荐。恕我直言...

@Ryan，我发现这个 link 很有趣，你可能想看看。

for (a = -3; a >= 3; a++) -- 你认为这个循环多久执行一次？

【参考方案1】：

这段代码是编译器优化可以做什么的一个很好的例子。假设您的意思是for (a = -3; a <= 3; a++) ...，那么您可以将其重新编码为：

#include <stdio.h>

#define val(a)  (a*a*a*a*a*a*a - a*a*a*a*4 - a*a*a + a*a*7 + 30*a)

#define MIN(X, Y)       ((X) > (Y) ? (Y) : (X))
#define MAX(X, Y)       ((X) > (Y) ? (X) : (Y))

int main(int argc, char **argv)

    int c = 0, d = 0, a;

    for (a = -3; a <= 3; a++)
            c = MAX(val(a), c), d = MIN(val(a), d);
    printf("max value is %d,\nmin value is %d\n", c, d);
    return 0;

英特尔的 ICC 直接把它变成：

 4006f9: [ ... 无意义的“ICC 粘合”指令 ... ]
  4006fd: bf 7c 0b 40 00 移动 $0x400b7c,%edi
  400702: 是 c5 07 00 00 mov $0x7c5,%esi
  400707：[ ...毫无意义的“ICC胶水”指令...]
  40070e: ba 31 f6 ff ff mov $0xfffff631,%edx
  400713: 33 c0 xor %eax,%eax
  400715：[ ...毫无意义的“ICC胶水”指令...]
  400719：e8 2a fe ff ff callq 400548 
  40071e: 33 c0 xor %eax,%eax
  400720: 48 89 ec 移动 %rbp,%rsp
  400723：5d 弹出 %rbp
  400724：c3 retq

CLang (3.3) 也可以，它创建：

0000000000400b60 
:
  400b60: 50 推%rax
  400b61: bf 6c 0c 40 00 移动 $0x400c6c,%edi
  400b66: 是 c5 07 00 00 mov $0x7c5,%esi
  400b6b: ba 31 f6 ff ff mov $0xfffff631,%edx
  400b70: 30 c0 xor %al,%al
  400b72: e8 39 fd ff ff callq 4008b0 
  400b77: 31 c0 xor %eax,%eax
  400b79: 5a 弹出 %rdx
  400b7a: c3 retq

在这种情况下，GCC（直到并包括 4.8.1）似乎无法进行编译时计算，在展开循环时，它会插入一系列乘法、条件移动/SSE 最小/最大指令。

但是，如果您在代码中手动显式展开循环，则会得到：

c = MAX(val(-3), 0); d = MIN(val(-3), 0);
c = MAX(val(-2), c); d = MIN(val(-2), d);
c = MAX(val(-1), c); d = MIN(val(-1), d);
c = MAX(val(0), c); d = MIN(val(0), d);
c = MAX(val(1), c); d = MIN(val(1), d);
c = MAX(val(2), c); d = MIN(val(2), d);
c = MAX(val(3), c); d = MIN(val(3), d);

并且 GCC 能够在编译时计算它：

0000000000400630 
:
  400630: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
  400634: ba 31 f6 ff ff mov $0xfffff631,%edx
  400639: 是 c5 07 00 00 mov $0x7c5,%esi
  40063e: bf 50 07 40 00 移动 $0x400750,%edi
  400643: 31 c0 xor %eax,%eax
  400645：e8 79 fe ff ff callq 4004c0 
  40064a: 31 c0 xor %eax,%eax
  40064c: 48 83 c4 08 添加 $0x8,%rsp
  400650: c3 retq

士气：在这种情况下，最好的结果是而不是尝试优化汇编器输出:)

【讨论】：

我应该补充一下，只是为了明确一点，这个特定的源代码有一个可分析计算的结果，即你可以计算出c/@的值987654325@ 最后使用“铅笔和纸”。这就是编译器在这里所​​做的。无论这是否错过了分配的重点，这都是这种情况下的最佳结果。如果您想了解编译器如何表达最小/最大值（在 x86 上，三个选项：“经典”cmp 和 j...、cmp 和条件移动以及 SSE 最小/最大值指令），请调整范围边界起来。