ASM 访问 c 结构的动态二维数组

Question

免得假设我有一个类似的结构

struct color {
    int16_t r;
    int16_t g;
    int16_t b;
};

还有一个点数组

struct color** colors = (struct color**) malloc(rows*sizeof(struct color*));
for (int i=0; i < rows; i++) {
    colors[i] = (struct color*) malloc(columns*sizeof(struct color));
    for (int j=0; j < columns; j++) {
        colors[i][j].r=0;
        colors[i][j].g=0;
        colors[i][j].b=0;
    }
}

我想把它传递给一个函数

void some_function(struct color** colors);

颜色现在在 rdi 上。我想在 assambler 中迭代该数组并将 1 添加到 r、2 到 g 和 3 到 b。我知道 rdi 是指向颜色的指针，[rdi] 是指向颜色 [0] 的指针，[rdi + 8] 是指向颜色 [1] 的指针，但是如何访问颜色 [1][2].r 和颜色 [1 ][2].g

Answer 1

[rdi]是指向colors[0]的指针，[rdi + 8]是指向colors[1]的指针，但是如何访问colors[1][2].r和colors[1][2].g

mov  rsi,[rdi + row*8]  ; rsi = pointer to single row data

mov  ax,[rsi + column*size_of_color + offset_of_r/g/b] ; value of r/g/b

从rdi 的使用来看，我猜你正在处理 64b 代码。

所以我猜color 结构是 8B 对齐的，所以它的大小可能是 24B，[r, g, b] 的偏移量可能是 [+0, +8, +16]。

所以要从 [13][7] 颜色中选择“b”值，代码将是：

mov rsi,[rdi + 13*8]
mov eax,7 * 24
mov ax,[rsi + eax + 16] ; ax = "colors[13][7].b"

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为什么我对结构大小/偏移使用“猜测”和“可能”之类的词。因为这取决于 C 编译器的实现和配置。我相信您确实想要的是使结构紧密的内存打包（即大小 6B 和偏移量 [+0, +2, +4]）。

搜索你的编译器指令来实现这一点，这里有一些pragma documentation for gcc，这里有attributes。

struct color {
    int16_t r;
    int16_t g;
    int16_t b;
    // if you are not short of memory, consider to bump the size to 8B
    // int16_t padding2B;   // *8 multiplier is available in ASM addressing
                            // like mov ax,[rsi + ebx*8 + 2]
} __attribute__ ((packed));
// gcc will now compile this as 6B structure
// Performance warning:
// also it will stop assume anything about alignment
// so the C compiled machine code can be less optimal
// than for "unpacked" struct

正如您已经意识到的，二维数组在 ASM 中是 PITA，那么您为什么不采用平面内存结构呢？尤其是在固定列大小为 2 的幂次方的情况下，平面内存结构不仅更易于编码，而且还可以通过将行置于连续内存中而获得可观的性能提升。您的解决方案取决于malloc 分配策略，并且对于碎片堆，您可能会以不同缓存页面中的每一行颜色结束，有几个额外的缓存未命中（比平面结构）。

struct color* colors = (struct color*) malloc(rows*columns*sizeof(struct color));
colors[row * columns + column].r = 0;

那么对于 asm，你不仅要提供指针，还要提供 columns 的大小（我看不出对于任何有意义的事情都可以省略 rows）。

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最后一点。为什么不简单地用 C 语言编写一些访问该结构的示例，编译它并检查生成的汇编程序，以了解如何访问该结构的成员（它也可能使用一些技巧来执行这些 *24/etc目标平台上的快速方式）。