64位iOS（A64）上的汇编器

Question

我正在尝试将某些方法替换为asm实现。目标是iOS（iPhone 5S或更高版本）上的arm64。我想使用一个专用的汇编文件，因为内联汇编程序会带来额外的开销，并且与A64内存偏移量一起使用非常麻烦。

互联网上没有太多的文档，因此我不确定该怎么做。因此，我将描述将功能移至ASM所遵循的过程。

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该问题的候选函数是256位整数比较函数。

UInt256.h

@import Foundation;

typedef struct {
    uint64_t value[4];
} UInt256;

bool eq256(const UInt256 *lhs, const UInt256 *rhs);

Bridging-Header.h

#import "UInt256.h"

Reference implementation (Swift)

let result = x.value.0 == y.value.0
          && x.value.1 == y.value.1
          && x.value.2 == y.value.2
          && x.value.3 == y.value.3

UInt256.s

.globl _eq256
.align 2
_eq256:
    ldp        x9, x10, [x0]
    ldp       x11, x12, [x1]
    cmp        x9, x11
    ccmp      x10, x12, 0, eq
    ldp        x9, x10, [x0, 16]
    ldp       x11, x12, [x1, 16]
    ccmp       x9, x11, 0, eq
    ccmp      x10, x12, 0, eq
    cset       x0, eq
    ret

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我发现的资源

• 《 ARM 64位体系结构的过程调用标准》（AArch64）的 5.1.1节介绍了过程调用期间每个寄存器的用途。

• iOS特定的偏差。

• iOS 汇编程序指令。

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问题

我已经使用XCTest测试了代码，创建了两个随机数，在它们上运行了Swift和Asm实现，并验证了两者报告的结果相同。该代码似乎是正确的。

1. 在asm文件中：.align似乎是为了优化-这真的有必要吗？如果是，则要对齐的正确值是什么？

2. 是否有任何资料可以清楚地说明我的特定函数签名的调用约定？

   一种。我怎么知道输入实际上是通过x0和传递的x1？

   b。我怎么知道传递输出是正确的x0？

   C。我怎么知道安全无事x9- x12状态寄存器？

   d。当我从C而不是Swift调用函数时，是否以相同的方式调用该函数？

3. 什么是“间接结果位置寄存器”平均为r8ARM的文档中的寄存器的描述？

4. 我还需要其他汇编程序指令.globl吗？

5. 当我设置断点时，调试器似乎在实际位置上感到困惑，显示错误的行等。我做错什么了吗？

Answer 1

1. 该.align 2指令是程序正确性所必需的。A64 指令需要在 32 位边界上对齐。
2. 您链接的文档对我来说似乎很清楚，不幸的是，这不是寻求建议的地方。
   • 您可以确定寄存器lhs和rhs获取存储在X0和X1通过遵循5.4.2节的指示通过（参数传递规则）的过程调用标准的为你链接的ARM 64位架构（AArch64）文件。由于参数都是指针，因此唯一适用的特定规则是 C.7。
   • 您可以按照第 5.5 节（结果返回）中的说明确定使用哪个寄存器返回值。这只是让您遵循与参数相同的规则。由于该函数返回一个整数，因此仅适用规则 C.7，因此该值在 X0 中返回。
   • 更改寄存器 X9 到 X12 中存储的值是安全的，因为它们在第 5.1.1 节（通用寄存器）中给出的表中被列为临时寄存器
   • 问题实际上是该函数在 Swift 中的调用方式是否与在 C 中的调用方式相同。过程调用标准文档和您链接的 Apple 特定异常文档都是根据 C 和 C++ 定义的。大概 Swift 遵循相同的约定，但我不知道 Apple 是否在任何地方明确说明了这一点。
3. R8 的用途在第 5.5 节（结果返回）中描述。当返回值太大而无法放入用于返回值的寄存器时使用它。在这种情况下，调用者为返回值创建一个缓冲区并将其地址放入 R8。然后该函数将返回值复制到该寄存器中。
4. 我认为您的示例汇编程序中不需要任何其他内容。
5. 你问的问题太多了。您应该发布一个单独的更详细的问题来描述您的问题。

我应该说使用内联汇编编写代码的一个优点是您不必担心任何这些。类似以下未经测试的 C 代码应该不会太笨拙：

bool eq256(const UInt256 *lhs, const UInt256 *rhs) {
     const __int128 *lv = (__int128 const *) lhs->value;
     const __int128 *rv = (__int128 const *) rhs->value;

     uint64_t l1, l2, r1, r2, ret;

     asm("ldp       %1, %2, %5\n\t"
         "ldp       %3, %4, %6\n\t"
         "cmp       %1, %3\n\t"
         "ccmp      %2, %4, 0, eq\n\t"
         "ldp       %1, %2, %7\n\t"
         "ldp       %3, %4, %8\r\n"
         "ccmp      %1, %3, 0, eq\n\t"
         "ccmp      %2, %4, 0, eq\n\t"
         "cset      %0, eq\n\t",
         : "=r" (ret), "=r" (l1), "=r" (l2), "=r" (r1), "=r" (r2)
         : "Ump" (lv[0]), "Ump" (rv[0]), "Ump" (lv[1]), "Ump" (rv[1])
         : "cc")

     return ret;
}

好吧，也许它有点笨拙。