试图将 C 函数转换为 x86_64 AT&T 程序集

Question

我一直在尝试将此函数转换为程序集：

void foo (int a[], int n) {
  int i;
  int s = 0;
  for (i=0; i<n; i++) {
    s += a[i];
    if (a[i] == 0) {
      a[i] = s;
      s = 0;
    }
  }
}

但是出了点问题。

这就是我到目前为止所做的：

.section .text
.globl foo
foo:
.L1:
    pushq %rbp 
    movq %rsp, %rbp 
    subq $16, %rsp 

    movl $0, -16(%rbp) /*s*/ 
    movl $0, -8(%rbp) /*i*/

    jmp .L2

.L2:
    cmpl -8(%rbp), %esi 
    jle .L4 

    leave
    ret

.L3:
    addl $1, -8(%rbp) 
    jmp .L2

.L4:
    
    movl -8(%rbp), %eax 
    imull $4, %eax 
    movslq %eax, %rax 
    
    addq %rdi, %rax 
    
    movl (%rax), %eax 
    addl %eax, -16(%rbp) 

    cmpl $0, %eax
    jne .L3 

    /*      if      */
    leaq (%rax), %rdx 
    
    movl -16(%rbp), %eax 
    movl %eax, (%rdx) 
    movl $0, -16(%rbp) 
    jmp .L3

    

我正在使用 .c 模块编译 .s 模块，例如，使用 int nums [5] = {65, 23, 11, 0, 34} 并返回相同的数组而不是 {65, 23, 11 , 99, 34}。

有人可以帮我吗？

Answer 1

大概你有一个可以生成 AT&T 语法的编译器。查看编译器生成的汇编输出可能更有指导意义。这是我对您的演示的重新制定：

#include <stdio.h>

void foo (int a[], int n)
{
    for (int s = 0, i = 0; i < n; i++)
    {
        if (a[i] != 0)
            s += a[i];
        else
            a[i] = s, s = 0;
    }
}

int main (void)
{
    int nums[] = {65, 23, 11, 0, 34};
    int size = sizeof(nums) / sizeof(int);

    foo(nums, size);
    for (int i = 0; i < size; i++)
        fprintf(stdout, i < (size - 1) ? "%d, " : "%d\n", nums[i]);

    return (0);
}

在未启用优化的情况下进行编译通常比优化代码更难，因为它会从内存中加载结果并将结果溢出到内存中。如果您花时间学习如何编写高效的汇编，您将不会从中学到很多东西。

使用Godbolt compiler explorer 和-O2 优化编译会产生更高效的代码；它还可以用于删除不必要的指令、标签等，在这种情况下，这将是视觉噪音。

根据我的经验，使用 -O2 优化足够聪明，可以让您重新考虑使用寄存器、重构等。-O3 有时也可以优化 积极地 - 展开循环、矢量化等，以便轻松跟进。

最后，对于您提出的案例，有一个完美的折衷方案：-Os，它可以实现 -O2 的许多优化，但不会以增加代码大小为代价。我将在此处粘贴程序集仅用于比较目的：

foo:
        xorl    %eax, %eax
        xorl    %ecx, %ecx
.L2:
        cmpl    %eax, %esi
        jle     .L7
        movl    (%rdi,%rax,4), %edx
        testl   %edx, %edx
        je      .L3
        addl    %ecx, %edx
        jmp     .L4
.L3:
        movl    %ecx, (%rdi,%rax,4)
.L4:
        incq    %rax
        movl    %edx, %ecx
        jmp     .L2
.L7:
        ret

请记住，调用约定将指针传递给%rdi 中的(a)，以及%rsi 中的“计数”(n)。这些是正在使用的calling conventions。请注意，您的代码不会通过%rdi“取消引用”或“索引”任何元素。绝对值得单步执行代码 - 即使有帮助，也可以使用笔和纸 - 以了解分支条件以及如何在元素 a[i] 上执行读写操作。

---

奇怪的是，使用代码的内部循环：

s += a[i];
if (a[i] == 0)
    a[i] = s, s = 0;

似乎使用-Os 生成的代码比我使用的内部循环更有效：

foo:
        xorl    %eax, %eax
        xorl    %edx, %edx
.L2:
        cmpl    %eax, %esi
        jle     .L6
        movl    (%rdi,%rax,4), %ecx
        addl    %ecx, %edx
        testl   %ecx, %ecx
        jne     .L3
        movl    %edx, (%rdi,%rax,4)
        xorl    %edx, %edx
.L3:
        incq    %rax
        jmp     .L2
.L6:
        ret

提醒我保持简单！