8 位旋转的内联汇编大小不匹配

Posted 2023-02-16

【中文标题】8 位旋转的内联汇编大小不匹配

【英文标题】：Inline assembly size mismatch for 8-bit rotate

【发布时间】：2017-12-27 20:20:50

【问题描述】：

我正在尝试使用内联汇编在 C 中编写向左旋转操作，如下所示：

byte rotate_left(byte a) 
    __asm__("rol %0, $1": "=a" (a) : "a" (a));
    return a;

（其中字节被定义为无符号字符）。

这会引发错误

/tmp/ccKYcEHR.s:363：错误：“rol”的操作数大小不匹配。

这里有什么问题？

【问题讨论】：

你在哪里定义byte？

使用 AT&T 的语法 src 和 destination 是相反的。也许你的意思是"rol $1, %0"

godbolt.org/g/z6Qof7 不需要内联汇编（至少对于 gcc 和 clang）

【参考方案1】：

AT&T 语法使用与 Intel 语法相反的顺序。轮换计数必须是第一个，而不是最后一个：rol $1, %0。

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此外，您不需要也不应该为此使用内联 asm：https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm

如Best practices for circular shift (rotate) operations in C++ 中所述，GNU C 具有窄旋转的内在函数，因为旋转习语识别代码未能优化掉旋转计数的and。 x86 移位/旋转使用count & 31 屏蔽计数，即使对于 8 位和 16 位，但旋转仍然环绕。不过这对轮班很重要。

无论如何，gcc 有一个用于窄旋转的内置函数以避免任何开销。在x86intrin.h 中有一个__rolb 包装器，但MSVC 使用它自己的__rotr8 等等来自它的intrin.h。无论如何，clang 不支持 __builtin 或 x86intrin.h 包装器进行旋转，但 gcc 和 ICC 支持。

#include <stdint.h>
uint8_t rotate_left_byte_by1(uint8_t a) 
    return __builtin_ia32_rolqi(a, 1);  // qi = quarter-integer

我像普通人一样使用来自stdint.h 的uint8_t，而不是定义byte 类型。

这根本不能用clang编译，而是it compiles as you'd hope with gcc7.2：

rotate_left_byte_by1:
    movl    %edi, %eax
    rolb    %al
    ret

这为您提供了一个函数，它可以像您的内联汇编一样高效地编译，但它可以完全针对编译时常量进行优化，并且编译器知道它是如何工作的/它做了什么，并且可以进行相应的优化。

【讨论】：

如上所述，gcc does seem to recognize the naive rotate by one，因此似乎没有必要使用任何内在函数；奇怪的是 VC++ 和 icc 都无法识别它。

@MatteoItalia：它可以识别它，但是很难让它只发出 rolb 而没有 and 来掩盖运行时变量计数。也许在成语识别器可以处理字节和 16 位旋转之前添加了内置函数；我没有检查旧的 gcc 版本。

更新：VC++ does recognize it 如果我向uint8_t 大量添加一些演员表（即使只有一个左移似乎也可以正常工作）。

嗯，是的，运行时已知的转变更加棘手；我只是在测试“固定旋转”，因为那是 OP 在他的问题中写的。

不过，7.2 处理得很好godbolt.org/g/9ZpN1d - 看不到and。从快速二分搜索来看，它似乎从 4.9.0 开始巧妙地处理它； 4.8.5 仍然为此生成了可怕的代码。