与根本没有特定寄存器约束的目标(如 ARM)一样,使用 local register variables 获得广泛的约束,以便为 asm 语句选择特定寄存器。编译器仍然可以进行其他优化,因为唯一记录在案的 保证 本地寄存器效果是针对 asm 输入/输出。
即使没有asm,编译器也会首选指定的寄存器。 (因此,您可以使用register int ebx asm("ebx"); return ebx; 之类的东西编写看似有效但通常不安全的代码。GCC 文档是保证行为/面向未来的原因,即使当前的 gcc 更喜欢使用指定的寄存器足以浪费约束与指定寄存器不兼容时的说明,见下文。)
无论如何,这种使用 register-asm local 变量是唯一保证它们可以工作的东西:
#include <immintrin.h>
__m512i foo() {
register __m512i z31 asm("zmm31") = _mm512_set1_epi32(123);
register __m512i z30 asm("zmm30");
asm("vmovdqa64 %1, %0 # from inline asm"
: "=v"(z30)
: "v"(z31)
);
return z30;
}
在the Godbolt compiler explorer,用clang6.0编译成这个:
# clang -O3 -march=skylake-avx512
vbroadcastss .LCPI0_0(%rip), %zmm31 # zmm31 = [1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43,1.72359711E-43]
vmovdqa64 %zmm31, %zmm30 # from inline asm
vmovaps %zmm30, %zmm0
retq
和 gcc8.2:
# gcc -O3 -march=skylake-avx512
foo():
movl $123, %eax
vpbroadcastd %eax, %zmm31
vmovdqa64 %zmm31, %zmm30 # from inline asm
vmovdqa64 %zmm30, %zmm0
ret
注意 "v" 约束,它允许任何 EVEX 向量寄存器 (0..31),而 "x" 只允许前 16 个。"x" 被记录为“任何 SSE 寄存器",但也适用于 AVX YMM 寄存器。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Machine-Constraints.html.
为此使用"x" 并没有导致任何警告,但是使用 gcc "x" 赢得了与寄存器变量声明相比,因此它选择了 %zmm2 和 %zmm1 (奇怪的是不是 zmm0 所以额外的举动是必需的)。因此, register-asm 声明确实降低了我们的效率。
使用 clang 它仍然使用 zmm31 和 zmm30,显然违反了"x" 约束,因此如果您在寄存器操作数的 XMM 或 YMM 部分使用没有 EVEX 版本的指令,它将无法汇编,例如AVX2 vpcmpeqd ymm,ymm,ymm(比较向量,不比较掩码)。 (In GNU C inline asm, what're the modifiers for xmm/ymm/zmm for a single operand?)。
//#ifndef __clang__
__m512i broken_with_clang() {
register __m512i z31 asm("zmm31") = _mm512_set1_epi32(123);
register __m512i z30 asm("zmm30") = _mm512_setzero_si512();
// notice that gcc still inits these in zmm31 and 30, *then* copies
// so register asm costs us efficiency.
// AVX512 only has compares into k registers, not into YMM registers.
asm("vpcmpeqd %t1, %t0, %t0 # from inline asm. input was %0"
: "+x"(z30)
: "x"(z31)
);
return z30;
}
//#endif
使用 clang 我们会得到每个操作数的错误;我猜clang不支持t修饰符来获取寄存器的YMM名称(因为即使我完全删除了register ... asm()的东西,clang6.0也会失败。)
<source>:21:9: error: invalid operand in inline asm: 'vpcmpeqd ${1:t}, ${0:t}, ${0:t} # from inline asm. input was $0'
asm("vpcmpeqd %t1, %t0, %t0 # from inline asm. input was %0"
^
...
<source>:21:9: error: unknown token in expression
<inline asm>:1:11: note: instantiated into assembly here
vpcmpeqd , , # from inline asm. input was %zmm30
但是 gcc 编译它就好了:
broken_with_clang():
movl $123, %eax
vpbroadcastd %eax, %zmm31
vpxord %xmm30, %xmm30, %xmm30
vmovdqa64 %zmm30, %zmm1 # extra overhead because of register asm
vmovdqa64 %zmm31, %zmm2 # which didn't match the constraints
vpcmpeqd %ymm2, %ymm1, %ymm1 # from inline asm. input was %zmm1
vmovdqa64 %zmm1, %zmm0 # extra overhead because gcc didn't pick zmm0
ret