GCC 无法从具有内联汇编的函数生成 32 位代码

Posted 2023-02-16

【中文标题】GCC 无法从具有内联汇编的函数生成 32 位代码

【英文标题】：GCC fails to generate 32-bit code from a function with inline assembly

【发布时间】：2013-10-22 19:29:39

【问题描述】：

我尝试生成这样的 32 位代码： gcc -S -m32 BMPTransformer.c -o BMPTransformer.s

我使用的是 Ubuntu 13.04。有类似问题的人似乎通过安装 libc6-dev-i386 克服了困难。不过，它对我没有用。

编译器报错：

BMPTransformer.c:243:6：错误：在重新加载“asm”时找不到类“GENERAL_REGS”中的寄存器 BMPTransformer.c:243:6: error: ‘asm’ 操作数有不可能的约束

代码原样：

216 static void ASM_reverse_image(BMPImage *image)
217 
218      asm (
219             "movl $0, %%eax\n"
220 
221             "cmpl %%eax, %1\n"
222             "jl end\n"
223 
224             "row:\n"
225                  "movl (%0, %%eax, 4), %%edx\n"
226                  "decl %1\n"
227                  "movl (%0, %1, 4), %%esi\n"
228                  "movl %%esi, (%0,%%eax, 4)\n"
229                  "incl %%eax\n"
230                  "movl %%edx, (%0, %1, 4)\n"
231                  "cmpl %%eax, %1\n"
232                  "jg row\n"
233 
234             "end:\n"
235 
236             : : "r"(image->pixel_data), "r"(image->header.height): "%eax", "%edx", "%esi"
237       );
238 

使用 64 位 a、b、c 寄存器的代码运行良好。但我需要一个 32 位版本。

【问题讨论】：

尼特：clobber 列表错过了 "memory" 和 "cc" 条目。此外，gcc 本身很可能会为这项工作创建性能更好的代码（来自等效的 C 源代码）

谢谢！我错过了这两个，因为我还不习惯 AT&T 语法。

【参考方案1】：

该错误通常表明编译器已用完寄存器。从您发布的小片段来看，情况并非如此，而且确实对我来说编译得很好。你可能没有告诉一些重要的细节。

无论如何，绝对没有理由以当前形式将其写成内联汇编。编译器可以轻松生成更好（和工作）的代码。最初的比较当然应该在 C 中。

旁注：当使用 gcc 内联汇编时，一般的想法是为编译器留下尽可能多的可能性。例如，您不需要任何寄存器，您可以使用通用约束。

【讨论】：

“重要细节”是函数声明为static。 gcc 通常会尝试 inline 那些，至少在同一个编译单元（源文件）中，所以它取决于调用者 - 未显示。

我在另一台机器上运行它，它编译得很好。在安装生成 32 位代码所需的软件包时，我可能没有注意到错误。你一开始是对的。我还没有找到任何关于通用约束的信息。你能对这个更详细一点吗？有没有办法在 asm 中编写更高效的算法？

【参考方案2】：

将其编码为纯 C：

static void ASM_reverse_image(BMPImage *image)

    int *pixel_data = image->pixel_data;
    int tmp;
    size_t idx = 0, height = image->header.height;

    for (idx = 0; idx < height; idx++) 
        tmp = pixel_data[idx];
        pixel_data[idx] = pixel_data[height - idx];
        pixel_data[height - idx] = tmp;
    

或者，如果您使用的是 C++，只需：

    for (idx = 0; idx < height; idx++)
        std::swap(pixel_data[idx], pixel_data[height - idx]);

编辑：对于组装练习，这样做：

int tmp;

asm("row:
     mov (%0), %2
     xchg %2, (%0, %1, 4)
     lea 4(%0), %0
     dec %1
     jns row"
    : : "r"(image->pixel_data), "r"(image->header.height), "r"(tmp)
    : "memory", "cc");

但这不是好的代码 - 主要是因为这是一种“流”处理类型，应该通过向量单元完成。

在 gcc 内联汇编中避免请求特定的寄存器总是一个好主意。让编译器来选择。这可能意味着您必须将一个或多个“伪变量”声明为汇编寄存器操作数（以获得“注册保留”）。

【讨论】：

我的 C 代码看起来就像这样。正如您可能已经猜到的那样，我需要内联汇编版本只是为了练习。

我理解你编写的汇编代码，但我不明白为什么它不好。你能在这个上更精确一点吗？

内联汇编不仅效率低下（带有内存操作数的xchg 有一个隐含的lock 前缀，所以它非常慢），它甚至不安全。 asm 修改保存仅输入操作数的寄存器。不过，您是对的，最好让编译器为您分配寄存器。用mov 开始一个asm 块几乎总是一个糟糕的计划。 （除非它是像这里这样的循环的一部分，或者您也需要原始副本）。