use*_*039 4 c embedded avr avr-gcc
我想检查 AVR-GCC 编译器如何编译乘法？
输入 c 代码：
unsigned char square(unsigned char num) {
return num * num;
}
输出汇编代码：
square(unsigned char):
mul r24,r24
mov r24,r0
clr r1
ret
我的问题是为什么要添加该语句clr r1？表面上，假设参数存储在 r24 中并且返回值在 r24 中可用，则可以删除此语句并仍然获得所需的结果。
直接 Godbolt 链接：https ://godbolt.org/z/PsPS_N
我还在这里看到了相关的更一般性讨论。
这将是GCC 使用的 AVR ABI的问题。特别是：
R1
始终包含零。在 insn 期间，内容可能会被破坏，例如通过使用 R0/R1 作为隐式输出寄存器的 MUL 指令。如果 insn 破坏了 R1，则 insn 必须在之后将 R1 恢复为零。[...]
这正是您在装配中看到的。R1 被 破坏MUL，因此必须随后将其清零。
当实现 GCC 的 AVR 后端并设计avr-gcc ABI时，事实证明，当已知寄存器包含0. 作者R1当时选择的，即avr-gcc在打印汇编指令时，可能会假设R1=0像这个例子一样：
unsigned add (unsigned x, unsigned char y)\n{\n if (x != 64)\n return x + y;\n else\n return x;\n}\n这将编译-c -Os -save-temps为下面的代码。它使用R1又名。__zero_reg__因此它可以打印更短的指令序列：
__zero_reg__ = 1\nadd:\n cpi r24,64\n cpc r25,__zero_reg__\n breq .L2\n add r24,r22\n adc r25,__zero_reg__\n.L2:\n ret\nR1选择它是因为在 AVR 中，较高的寄存器功能更强大，因此寄存器分配从 \xe2\x80\x93 开始，并在较高的寄存器中添加一点 \xe2\x80\x93 ，因此最后使用低位寄存器。因此，使用了寄存器号较小的寄存器。
这个特殊寄存器不由寄存器分配器管理，它是“固定的”并由手工管理。对于不支持MUL指令的早期 AVR 来说，这一切都很简单。然而，随着 和 表兄弟的引入MUL，事情变得更加复杂，因为MUL使用寄存器R1:R0对作为隐式输出寄存器，因此覆盖了0中保存的内容__zero_reg__。
因此，您可以实施两种方法：
\nCLR __zero_reg__ 前发出，因此R1包含0.avr后端实现了方法2。
\n因为在当前的 avr 后端（至少到 v10）中，该寄存器是手动管理的，所以没有信息是否确实需要清除该寄存器或可能被省略：
\nunsigned char mul (unsigned char x)\n{\n return x * x * x;\n}\n产生-c -Os -mmcu=atmega8 -save-temps：
mul:\n mul r24,r24\n mov r25,r0\n clr r1\n mul r25,r24\n mov r24,r0\n clr r1\n ret\n\n即被R1清除两次，即使在第一个“CLR”之后，“MUL”指令再次覆盖它。原则上，avr 后端可以跟踪哪些指令破坏R1以及哪些指令（序列）需要R1=0，但是目前（v10）尚未实现。
的引入MUL导致了另一个复杂化：R1不再总是为零，即当在 a 之后立即触发中断时，MUL寄存器通常不为零。因此，中断服务例程 (ISR) 在可能使用以下内容时必须保存+恢复它R1：
#include <avr/interrupt.h>\n\nchar volatile v;\n\nISR (__vector_1)\n{\n v = 0;\n}\n编译、汇编然后avr-objdump -d在目标文件上读取：
00000000 <__vector_1>:\n 0: 1f 92 push r1\n 2: 1f b6 in r1, 0x3f\n 4: 1f 92 push r1\n 6: 11 24 eor r1, r1\n 8: 10 92 00 00 sts 0x0000, r1\n c: 1f 90 pop r1\n e: 1f be out 0x3f, r1\n 10: 1f 90 pop r1\n 12: 18 95 reti\nISR 的有效负载只是sts ..., r1存储0到v. 这需要R1=0，因此需要，因此需要通过推送+弹出来clr r1保存-恢复。R1破坏clr程序状态（I/O 地址 0x3f 处的 SREG），因此 SREG 也必须围绕该序列进行保存和恢复，并且为了实现编译器将其用作r1暂存寄存器，因为特殊功能寄存器不能与push/一起使用pop。
除此之外，在某些情况下，在以下情况下不会重置零寄存器MUL：
int square (int a)\n{\n return a * a;\n}\n编译为：
\n mul r24,r24\n movw r18,r0\n mul r24,r25\n add r19,r0\n add r19,r0\n clr r1\n movw r24,r18\n ret\nCLR第一个之后没有的原因MUL是因为乘法序列在内部表示，然后作为一个块 (insn)发出，因此知道不需要中间CLR。然而，在上面的示例中x * x * x，内部表示是两个 insn，一个用于任一乘法。