内联 gcc 程序集和局部变量（双）

Question

我正在尝试使用 gcc/g++ 的内联 asm 指令（我不得不说我之前一直在 MSVC 上使用英特尔语法，那就是微风）。 我正在玩 double 值，以下 my_func2 似乎在执行后崩溃：

  #include <iostream>

  void my_func(const double *in, double *out) {
    asm("mov %0, %%r8" : : "r"(in));
    asm("movupd (%%r8), %%xmm0" :);
    asm("movupd (%%r8), %%xmm1" :);
    asm("addpd %%xmm1, %%xmm0" :);
    asm("movupd %%xmm0, (%0)" : : "r"(out) : "%r8", "%xmm0", "%xmm1");
  }

  double my_func2(const double *in) {
    double  ret = 0.0;

    asm("mov %0, %%r8" : : "r"(in));
    asm("movupd (%%r8), %%xmm0" :);
    asm("movupd (%%r8), %%xmm1" :);
    asm("addpd %%xmm1, %%xmm0" :);
    asm("movupd %%xmm0, %0" : "=m"(ret) : : "memory", "%r8", "%xmm0", "%xmm1");

    return ret;
 }

  int main(int argc, char *argv[]) {
    const double    a = 1.0;
    double      b = 0.0;
    my_func(&a, &b);
    std::cout << "b:" << b << std::endl;
    b = my_func2(&a);
    std::cout << "b:" << b << std::endl;
  }

我得到的错误具体是（当我使用 gdb 运行时）：

程序收到信号 SIGBUS，总线错误。 0x00000000004008e1 in main (argc=, argv=) at asm_test.cpp:28 28 b = my_func2(&a);

我做错了什么？在 my_func2 的最后一行我已经指定 memory 也被破坏了，我不明白...... 我在哪里可以找到如何使用臭名昭著的 AT&T 语法的好指南？
我编译：g++ -g -o asm_test asm_test.cpp，g++ 版本 g++ (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3 on Ubuntu Linux scv 3.2.0-48 -generic #74-Ubuntu SMP Thu Jun 6 19:43:26 UTC 2013 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux。

我找到了 http://www.ibiblio.org/gferg/ldp/GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html 和 http://www.delorie.com/djgpp/doc/brennan/brennan_att_inline_djgpp.html ，您有什么更多推荐的吗？

谢谢，
埃玛

Answer 1

这里的错误是使用movupd时必须小心。使用此指令，您实际上复制了 128 位内存，输入 和。

碰巧第一个函数也可以复制这些值，但第二个函数在ret 变量中只有 64 位空间。正如预期的那样，这会破坏堆栈，导致未定义的行为？
将movupd 替换为movlpd（或movhpd），事情就会发挥作用魅力。

我还在破坏正确的寄存器吗？

以下代码在使用g++ -O3 -o asm_test asm_test.cpp 编译时正常

  void my_func(const double *in, double *out) {
    asm ("mov %0, %%r8" : : "r"(in));
    asm ("movhpd (%%r8), %%xmm0" :);
    asm ("movhpd (%%r8), %%xmm1" :);
    asm ("addpd %%xmm1, %%xmm0" :);
    asm ("movhpd %%xmm0, (%0)" : : "r"(out) : "memory", "%r8", "%xmm0", "%xmm1");
  }

  double my_func2(const double *in) {
    double  ret;

    asm("mov %0, %%r8" : : "r"(in));
    asm("movlpd (%%r8), %%xmm0" :);
    asm("movlpd (%%r8), %%xmm1" :);
    asm("addpd %%xmm1, %%xmm0" :);
    asm("movlpd %%xmm0, %0" : "=m"(ret) : : "memory", "%r8", "%xmm0", "%xmm1");

    return ret;
  }

Answer 2

gcc 内联汇编并不是特别喜欢它单独 行asm() 语句实际上并不独立。你最好把上面的代码写成这样：

#include <xmmintrin.h> // for __m128d

static  void my_func(const double *in, double *out) {
    asm("movupd %1, %%xmm0\n"
        "movupd %1, %%xmm1\n"
        "addpd %%xmm1, %%xmm0\n"
        "movupd %%xmm0, %0"
        : "=rm"(*(__m128d*)out)
        : "rm"(*(__m128d*)in)
        : "%xmm0", "%xmm1");
}

static double my_func2(const double *in) {
    double ret;
    asm("movupd %1, %%xmm0\n"
        "movupd %1, %%xmm1\n"
        "addpd %%xmm1, %%xmm0\n"
        "movlpd %%xmm0, %0"
        : "=xm"(ret)
        : "rm"(*(__m128d*)in)
        : "%xmm0", "%xmm1");
    return ret;
}

因为这让编译器可以选择放置东西的位置（mem 或 reg）。对于您的来源，这会将以下两个块内联到main()：

 1c: 66 0f 10 44 24 10 movupd 0x10(%rsp),%xmm0
  22: 66 0f 10 4c 24 10 移动 0x10(%rsp),%xmm1
  28: 66 0f 58 c1 添加%xmm1,%xmm0
  2c: 66 0f 11 44​​ 24 20 移动 %xmm0,0x20(%rsp)
[ ... ]
  63: 66 0f 10 44 24 10 移动 0x10(%rsp),%xmm0
  69: 66 0f 10 4c 24 10 移动 0x10(%rsp),%xmm1
  6f: 66 0f 58 c1 addpd %xmm1,%xmm0
  73: 66 0f 13 44 24 08 movlpd %xmm0,0x8(%rsp)

这_不是最佳的，但是......如果你把它改成：

static  void my_func(const double *in, double *out) {
    asm volatile("movapd %1, %0\n"
                 "addpd %1, %0"
                 : "=xm"((__m128d*)out)
                 : "x"(*(__m128d*)in));
}

你把它留给编译器把变量放在哪里。编译器检测到它可以完全不进行加载/存储......因为这被简单地内联为：

 18: 66 0f 28 c1 movapd %xmm1,%xmm0
  1c: 66 0f 58 c1 addpd %xmm1,%xmm0

因为编译器识别出所有变量都在寄存器中/希望所有返回都在寄存器中。

虽然完全没有必要使用汇编来做到这一点；用一个像样的编译器（你的 gcc 会做）普通的 C/C++ 版本，

static void my_func(const double *in, double *out) {
    out[0] = in[0] + in[0];
    out[1] = in[1] + in[1];
}

很可能会变成效率不低的代码。