是否可以从 C++ 中的程序集调用内置函数

Question

考虑以下汇编代码循环：

#include <iostream>

#define ADD_LOOP(i, n, v)       \
asm volatile (                  \
    "movw %1, %%cx      ;"      \
    "movq %2, %%rax     ;"      \
    "movq $0, %%rbx     ;"      \
    "for:               ;"      \
    "addq %%rax, %%rbx  ;"      \
    "decw %%cx          ;"      \
    "jnz for            ;"      \
    "movq %%rbx, %0     ;"      \
    : "=x"(v)                   \
    : "n"(i), "x"(n)            \
    : "%cx", "%rax", "%rbx"     \
);

int main() {
    uint16_t iter(10000);
    uint64_t num(5);
    uint64_t val;

    ADD_LOOP(iter, num, val)

    std::cout << val << std::endl;

    return 0;
}

是否可以从上面指定的循环中调用 C 函数（或它的机器代码输出）？

例如：

#include <wmmintrin.h>

int main() {
    __m128i x, y;

    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        x = __builtin_ia32_aesenc128(x, y);
    }

    return 0;
}

谢谢

Answer 1

没有。内置函数不是您可以使用call 调用的真实函数。在 C/C++ 中使用时，它们总是内联。

例如，如果您希望 int __builtin_popcount (unsigned int x) 为具有 -mpopcnt 的目标获取 popcnt 指令，或者为不支持 popcnt 指令的目标获取逐字节查找表，那么您就出局了运气。您必须自己 #ifdef 并使用 popcnt 或其他指令序列。

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您所说的函数__builtin_ia32_aesenc128 只是the aesenc assembly instruction 的包装器，如果用 asm 编写，您可以直接使用它。

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如果您正在编写 asm 而不是使用 C++ 内在函数（如 #include <immintrin.h>）来提高性能，则需要查看 http://agner.org/optimize/ 以编写更高效的 asm。例如使用%ecx 作为循环计数器，而不是%cx。使用 16 位部分寄存器没有任何好处。

您还可以编写更有效的 inline-asm 约束，例如movq %%rbx, %0 是在浪费一条指令。你可以一直使用%0 而不是显式的%rbx。如果您的内联汇编以 mov 指令开始或结束以复制到/从输出/输入操作数，通常您做错了。让编译器为您分配寄存器。请参阅inline-assembly 标签 wiki。

或者更好，https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm。具有内在函数的代码通常可以很好地为 x86 编译。请参阅Intel's intrinsics guide:#include <immintrin.h> 并使用__m128i _mm_aesenc_si128 (__m128i a, __m128i RoundKey)。 （在 gcc 中，这只是 __builtin_ia32_aesenc128 的包装器，但它使您的代码可移植到其他 x86 编译器。）

Answer 2

您的问题的答案可能分为两部分。

绝对可以从汇编中调用 C 函数。为此，您需要遵循调用约定（在ABI 文档中进行了描述），该约定指定如何传递参数和获取返回值。请记住，您有寄存器、堆栈和内存来移动数据。

尽管它们看起来像 C 函数，但内部函数也不是函数。您可以将 C 视为适用于各种体系结构的某种高级程序集。在某些情况下，您希望利用您的特定架构指令集，因此编译器为您提供了通过内在函数的方式来实现这一点的方法。每个内在函数都映射到某些体系结构特定的汇编指令。所以最终你不需要从汇编中调用它们，而是需要找到指令本身，例如我希望 __builtin_ia32_aesenc128 被替换为 AESENC 指令。