Dan*_*udy 2 c x86 freebsd clang inline-assembly
请考虑以下代码:
int bn_div(bn_t *bn1, bn_t *bn2, bn_t *bnr)
{
uint32 q, m; /* Division Result */
uint32 i; /* Loop Counter */
uint32 j; /* Loop Counter */
/* Check Input */
if (bn1 == NULL) return(EFAULT);
if (bn1->dat == NULL) return(EFAULT);
if (bn2 == NULL) return(EFAULT);
if (bn2->dat == NULL) return(EFAULT);
if (bnr == NULL) return(EFAULT);
if (bnr->dat == NULL) return(EFAULT);
#if defined(__i386__) || defined(__amd64__)
__asm__ (".intel_syntax noprefix");
__asm__ ("pushl %eax");
__asm__ ("pushl %edx");
__asm__ ("pushf");
__asm__ ("movl %eax, (bn1->dat[i])");
__asm__ ("xorl %edx, %edx");
__asm__ ("divl (bn2->dat[j])");
__asm__ ("movl (q), %eax");
__asm__ ("movl (m), %edx");
__asm__ ("popf");
__asm__ ("popl %edx");
__asm__ ("popl %eax");
#else
q = bn->dat[i] / bn->dat[j];
m = bn->dat[i] % bn->dat[j];
#endif
/* Return */
return(0);
}
数据类型uint32基本上是无符号long int或uint32_t无符号32位整数.bnint类型是unsigned short int(uint16_t)或uint32_t,具体取决于64位数据类型是否可用.如果64位可用,则bnint是uint32,否则它是uint16.这样做是为了捕获代码的其他部分中的进位/溢出.结构bn_t定义如下:
typedef struct bn_data_t bn_t;
struct bn_data_t
{
uint32 sz1; /* Bit Size */
uint32 sz8; /* Byte Size */
uint32 szw; /* Word Count */
bnint *dat; /* Data Array */
uint32 flags; /* Operational Flags */
};
该函数在我的源代码中的第300行开始.因此,当我尝试编译/制作它时,我收到以下错误:
system:/home/user/c/m3/bn 1036 $$$ ->make
clang -I. -I/home/user/c/m3/bn/.. -I/home/user/c/m3/bn/../include -std=c99 -pedantic -Wall -Wextra -Wshadow -Wpointer-arith -Wcast-align -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes -Wnested-externs -Wwrite-strings -Wfloat-equal -Winline -Wunknown-pragmas -Wundef -Wendif-labels -c /home/user/c/m3/bn/bn.c
/home/user/c/m3/bn/bn.c:302:12: warning: unused variable 'q' [-Wunused-variable]
uint32 q, m; /* Division Result */
^
/home/user/c/m3/bn/bn.c:302:15: warning: unused variable 'm' [-Wunused-variable]
uint32 q, m; /* Division Result */
^
/home/user/c/m3/bn/bn.c:303:12: warning: unused variable 'i' [-Wunused-variable]
uint32 i; /* Loop Counter */
^
/home/user/c/m3/bn/bn.c:304:12: warning: unused variable 'j' [-Wunused-variable]
uint32 j; /* Loop Counter */
^
/home/user/c/m3/bn/bn.c:320:14: error: unknown token in expression
__asm__ ("movl %eax, (bn1->dat[i])");
^
<inline asm>:1:18: note: instantiated into assembly here
movl %eax, (bn1->dat[i])
^
/home/user/c/m3/bn/bn.c:322:14: error: unknown token in expression
__asm__ ("divl (bn2->dat[j])");
^
<inline asm>:1:12: note: instantiated into assembly here
divl (bn2->dat[j])
^
4 warnings and 2 errors generated.
*** [bn.o] Error code 1
Stop in /home/user/c/m3/bn.
system:/home/user/c/m3/bn 1037 $$$ ->
我知道的:
我认为自己相当精通x86汇编程序(从我上面编写的代码中可以看出).然而,我最后一次混合使用高级语言和汇编程序时大约15 - 20年前使用Borland Pascal为游戏编写图形驱动程序(Windows 95之前的版本).我熟悉英特尔语法.
我不知道的是:
如何从asm访问bn_t(尤其是*dat)的成员？由于*dat是指向uint32的指针,因此我将元素作为数组访问(例如,bn1-> dat [i]).
如何访问堆栈中声明的局部变量？
我使用push/pop将clobbered寄存器恢复到以前的值,以免扰乱编译器.但是,我是否还需要在局部变量中包含volatile关键字？
或者,有没有更好的方法,我不知道？我不希望将它放在单独的函数调用中,因为调用开销因为此函数对性能至关重要.
额外:
现在,我刚刚开始编写这个函数,所以它不是完整的.缺少循环和其他此类支持/粘合代码.但是,主要要点是访问局部变量/结构元素.
编辑1:
我正在使用的语法似乎是clang支持的唯一语法.我尝试了以下代码,clang给了我各种错误:
__asm__ ("pushl %%eax",
"pushl %%edx",
"pushf",
"movl (bn1->dat[i]), %%eax",
"xorl %%edx, %%edx",
"divl ($0x0c + bn2 + j)",
"movl %%eax, (q)",
"movl %%edx, (m)",
"popf",
"popl %%edx",
"popl %%eax"
);
它希望我在第一行放置一个右括号,替换逗号.我切换到使用%%而不是%因为我在某处读取内联汇编需要%%来表示CPU寄存器,而clang告诉我我使用的是无效的转义序列.
如果你只需要32b/32b => 32bit除法,让编译器使用两个输出div,gcc,clang和icc都可以正常使用,正如你在Godbolt编译器浏览器中看到的那样:
uint32_t q = bn1->dat[i] / bn2->dat[j];
uint32_t m = bn1->dat[i] % bn2->dat[j];
编译器非常擅长将CSE编成一个div.只要确保你没有将除法结果存储在gcc无法证明不会影响余数输入的地方.
例如,*m = dat[i] / dat[j]可能重叠(别名)dat[i]或dat[j],因此gcc必须重新加载操作数并重div做%操作.看看godbolt链接的坏/好例子.
对于32位/ 32位= 32位div使用内联asm并不能获得任何东西,实际上使用clang会使代码变得更糟(请参阅godbolt链接).
如果你需要64位/ 32位= 32位,你可能需要asm,如果它没有内置的编译器.(GNU C没有,AFAICT).C(转换操作数uint64_t)中的显而易见的方法是生成对64位/ 64位= 64位libgcc函数的调用,该函数具有分支和多个div指令.gcc不擅长证明结果适合32位,所以单个div指令不会导致a #DE.
对于很多其他指令,你可以避免使用内置函数为popcount这样的内联函数编写很多内容.使用-mpopcnt,它编译popcnt指令(并说明Intel CPU具有的输出操作数的错误依赖性.)没有,它编译为libgcc函数调用.
总是更喜欢内置函数,或者编译为良好asm的纯C,因此编译器知道代码的作用.当内联在编译时使一些参数已知时,可以优化或简化纯C ,但使用内联asm的代码只会将常量加载到寄存器中并div在运行时执行.内联asm也在相同数据的类似计算之间击败CSE,当然也不能自动向量化.
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html解释了如何告诉汇编器在寄存器中需要哪些变量,以及输出是什么.
如果您愿意,可以使用类似Intel/MASM的语法和助记符,以及非%寄存器名称,最好通过编译-masm=intel.在英特尔语法模式中,AT&T语法错误(fsub和fsubr助记符相反)可能仍然存在; 我忘了.
大多数使用GNU C inline asm的软件项目仅使用AT&T语法.
有关更多GNU C内联asm信息和x86标记wiki ,请参见本答案的底部.
一个asm语句采用一个字符串Arg和3套约束.使其成为多行的最简单方法是使每个asm行成为一个单独的字符串\n,并让编译器隐式连接它们.
此外,您告诉编译器您需要哪些寄存器.然后,如果变量已经在寄存器中,则编译器不必溢出它们并让您加载和存储它们.这样做会让自己陷入困境.Brett Hale在评论中链接的教程有望涵盖所有这些内容.
div使用GNU C inline asm的正确示例您可以在godbolt上看到编译器asm输出.
uint32_t q, m; // this is unsigned int on every compiler that supports x86 inline asm with this syntax, but not when writing portable code.
asm ("divl %[bn2dat_j]\n"
: "=a" (q), "=d" (m) // results are in eax, edx registers
: "d" (0), // zero edx for us, please
"a" (bn1->dat[i]), // "a" means EAX / RAX
[bn2dat_j] "mr" (bn2->dat[j]) // register or memory, compiler chooses which is more efficient
: // no register clobbers, and we don't read/write "memory" other than operands
);
"divl %4" 也可以工作,但是当您添加更多输入/输出约束时,命名输入/输出不会更改名称.