在汇编中，如何在不破坏任何操作数的情况下添加整数？

Question

在 x86-64 上使用 AT&T 语法，我希望汇编c = a + b;为

add %[a], %[b], %[c]

不幸的是，GNU 的汇编器不会这样做。为什么不？

细节

根据英特尔软件开发人员手册，修订版。75（2021 年 6 月），卷。2、第 2.5 节，

VEX 编码的通用寄存器指令具有对三个可编码操作数的指令语法支持。

VEX 前缀是 AVX 功能，因此从 Sandy Bridge/Bulldozer 开始的 x86-64 CPU 都实现了它。那是十年前的事了，所以 GNU 的汇编器应该汇编我的三操作数指令，不是吗？

为了澄清，我知道可以用旧的风格将其写为

mov %[a], %[c]
add %[b], %[c]

然而，我希望用新的 VEX 风格来写它。-march=skylake顺便说一句，我已经通过向 GCC 发出命令行选项来通知汇编器我有一个现代 CPU 。

请问我的错误是什么？

示例代码

在 C++ 包装器中，

#include <cstddef>
#include <iostream>

int main()
{
    volatile int a{8};
    volatile int b{5};
    volatile int c{0};
    //c = a + b;
    asm volatile (
        //"mov %[a], %[c]\n\t"
        //"add %[b], %[c]\n\t"
        "add %[a], %[b], %[c]\n\t"
        : [c] "=&r" (c)
        : [a] "r" (a), [b] "r" (b)
        : "cc"
    );
    std::cout << c << "\n";
}

Answer 1

只有少数特定的 GPR 指令具有 VEX 编码，主要是AVX 存在后添加的BMI1/BMI2指令。参见表 2-28 中的列表，其中有ANDN, BEXTR, BLSI, BLSMSK, BLSR, BZHI, MULX, PDEP, PEXT, RORX, SARX, SHLX, SHRX，以及 5.1.16.1 中的相同列表。例如，andn的手动条目仅列出了VEX编码，and的手动条目没有列出任何编码。

因此，英特尔（不幸的是）没有为整个指令集引入全新的三操作数替代编码。他们只是介绍了一些采用三个操作数并使用 VEX 的具体指令。在一些情况下，这些指令具有与现有指令类似或等效的功能，例如SHLX具有SHL可变计数，因此有效地提供了先前两操作数指令的三操作数版本，但仅在那些特殊情况下。没有全面等效的说明。

“旧式”双操作数形式仍然是指令的唯一版本add。然而，正如 fuz 在评论中指出的那样，lea添加两个寄存器并将结果写入第三个寄存器可能是一个好方法，但受到操作数大小的一些限制。

请参阅在不是地址/指针的值上使用 LEA？对于 LEA 可以做的更一般的事情，例如将常量复制并添加到寄存器，或移位并添加。编译器已经知道这一点，并且会lea在适当的时候在保存指令时使用。（或者使用一些调整选项，例如-mtune=atom旧的有序 Atom，lea即使他们可以使用，也会使用add。）

如果存在除 add 之外的更灵活的常见整数指令编码，例如and/ xor/ sub， gcc -O3 -march=skylake则已经在其自己的 asm 输出中使用它们，而不需要内联 asm。或者，如果替代指令可以完成工作，例如leafor add，就会这样做，因此查看编译器输出以了解它知道哪些技巧是有意义的。自己尝试一下会更有意义，因为可以在一个独立.s文件中进行操作，该文件仅进行退出系统调用，或者只是单步执行，从而消除使用内联汇编的复杂性。（GAS 默认情况下不限制指令集。 gcc -march=skylake不会将其传递给汇编器。as）

在您的内联汇编中，您的c操作数应该是仅输出：=r而不是+r. 旧值被覆盖，因此无需告诉编译器将其生成作为输入。（就像你说的，你不想c = a+b。c += a+b）

使用 singlelea作为 asm 模板意味着您不需要=&r早期的输出，因为您的 asm 将在写入输出之前读取其所有输入。在您的情况下，将其作为输入/输出可能会阻止编译器选择相同的寄存器作为输入之一，这可能会与mov; add.