汇编中的float数组

Question

我在程序集x86中实现一个函数,从C程序调用,添加一个float数组.函数的第一个参数是指向数组的指针,第二个参数是元素的数量.当我在linux中运行代码时,我遇到了分段错误.我做错了什么？

.text
.globl floatsum

floatsum:
push %ebp
movl %esp, %ebp

movl  8(%ebp), %eax
movl 12(%ebp), %edx
shrl $2, %edx

xorps %xmm0, %xmm0
loop:
testl %edx, %edx
je end  
movaps (%eax), %xmm1
addps %xmm1, %xmm0
addl $16, %eax
decl %edx
jmp loop 

end:
                            #         3       2      1       0
movaps %xmm0, %xmm1         # xmm0:   w       z      y       x 
                            # xmm1:   z       w      x       y
shufps $0xb1, %xmm1, %xmm1  #        10      11      00      01  = 0xb1
addps  %xmm1, %xmm0         # xmm0:  w+z     z+w     y+x     x+y
movaps %xmm0, %xmm1         # xmm1:  w+z     z+w     y+x     x+y
                            # xmm1:  x+y     y+x     z+w     w+z
shufps $0x1b, %xmm1, %xmm1  #        00      01      10      11  = 0x1b
addps  %xmm1, %xmm0         # xmm0:  w+z+x+y z+w+y+x y+x+z+w x+y+w+z
                            #
#movd %xmm0, %eax
#pushl %eax

finst:

flds (%esp)
popl %eax

movl %ebp, %esp
popl %ebp
ret

// C代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


float
floatsum(float *array, size_t number_of_items);

float
floatsum_c(float *array, size_t number_of_items){
float sum;
size_t i;

sum=0.0;
for(i=0; i<number_of_items;i++){
    sum+=array[i];
}
return sum;
}

float *
create_array(size_t number_of_items){
float *array;
size_t i;

array=calloc(number_of_items, sizeof(float));
if(array){
    for(i=0; i<number_of_items; i++){
        array[i]=1.0+(float)i;
    }
   }
   return array;
 }

int
main(int argc, char **argv){
float *a;
float result;
size_t number_of_items, i;

number_of_items=8;
a=create_array(number_of_items);
if(a){
    result=floatsum_c(a, number_of_items);
    printf("Sum (c version): %f\n", result);    
    result=floatsum(a, number_of_items);
    printf("Sum (asm version): %f\n", result);  
    free(a);
}

return 0;
}

Answer 1

正如保罗所说,这可能是一个对齐问题.从C代码可以清楚地看出,您的float数组不能保证在16字节边界上对齐.失败就是这一行:

movaps (%eax), %xmm1

原因是MOVAPS有这个要求:

当源或目标操作数是内存操作数时,操作数必须在16字节(128位版本)或32字节(VEX.256编码版本)边界上对齐,否则一般保护异常(#GP)将生成.

由于您使用的是128位向量寄存器,因此需要16字节对齐.你有两个选择:

• 更改MOVAPS到MOVUPS使对齐的内存访问可以做到
• 修改C代码以创建在16字节边界上对齐的浮点数组

第一个解决方案需要:

movaps (%eax), %xmm1

被改为

movups (%eax), %xmm1

第二种解决方案是避免使用calloc并利用允许您创建16字节对齐的对象的函数.如果使用C11,则可以使用功能aligned_alloc和memset将数组归零.你create_array可能看起来像:

float *
create_array(size_t number_of_items)
{
    float *array = NULL;
    size_t i;

    array=(float *)aligned_alloc(16, number_of_items * sizeof(*array));
    if(array){
        memset (array, 0x00, number_of_items * sizeof(*array));
        for(i=0; i<number_of_items; i++){
            array[i]=1.0+(float)i;
        }
    }
    return array;
}

如果您不使用C11,可以在Linux上使用POSIX函数posix_memalign和memset.代码看起来像:

float *
create_array(size_t number_of_items)
{
    float *array = NULL;
    size_t i;

    if (!posix_memalign((void **)&array, 16, number_of_items * sizeof(*array))){
        memset (array, 0x00, number_of_items * sizeof(*array));
        for(i=0; i<number_of_items; i++){
            array[i]=1.0+(float)i;
        }
    }
    return array;
}

您还必须取消注释这些行:

#movd %xmm0, %eax
#pushl %eax

这样它们就会出现:

movd %xmm0, %eax
pushl %eax

注:虽然我用memset的零出float数组一样释放calloc会的,它实际上没有必要在你的代码,因为你初始化所有的元素事后特定值.在您的情况下,可以删除对memset的调用.