在 risc-v 中为数组初始化内存

Question

int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

for (int i = 0;  i < 10; i++)
{
    if( a[i] > 5)
         //do something 

我想将上面的 C 代码翻译成 Risc-V 程序集。这是我到目前为止所拥有的，但我对数组的初始化、存储和访问有些困惑：

    #create stack
    addi sp, sp, -40
    #save s0
    sw s0, 40(sp)
    #update s0
    addi s0, sp, 40

    li x18, 1
    sw x18, -40(s0)
    li x18, 2
    sw x18, -36(s0)
    li x18, 3
    sw x18, -32(s0)
    li x18, 4
    sw x18, -28(s0)
    li x18, 5
    sw x18, -24(s0)
    li x18, 6
    sw x18, -20(s0)
    li x18, 7
    sw x18, -16(s0)
    li x18, 8
    sw x18, -12(s0)
    li x18, 9
    sw x18, -8(s0)
    li x18, 10
    sw x18, -4(s0)

    addi x5, x0, x0         //x5 = i = 0
    addi x31, x0, 10        //x31 = 10

    Func:
        //do something

    Loop: 
        lw x10, 0(s0)       //x10 = a[i] 
        bgt x10, 5, Func    //if(a[i] > 5)
        addi s0, s0, 4      //&a[i++]
        addi x5, x5, 1      //i = i + 1
        blt x5 x31, Loop    //if condition (i < 10)

这种方法正确吗？

Answer 1

• if 语句的控制结构不太正确。代码不完整，所以很难说你要去哪里。但是，鉴于您要向后分支到循环之前，您将不得不在这里和那里放置一些额外的分支。

请注意，在 C 代码中，if 语句嵌套在循环内，通常我们会在汇编中这样做，而不是将 if 语句的 then 部分放在前面和前面的循环。 C if 语句的意图是有条件地执行then 部分，然后当if 语句完成时，控制传递到if 之后的下一个顺序语句（这里是循环）是否if 语句运行/触发then 部分。如果您在其他地方恢复控制（或仅在一个条件下而不是在两个条件下 - 当 if 条件为真时与当为假时），您的汇编代码将不会像 C 代码那样运行。

    Loop:
        lw a0, 0(s0)
        ble a0, 5, if1IsDone  // if a[i] <= 5 then skip the "do something"

        // do something -- this is the "then" part, only runs when a[i] > 5

    if1IsDone:          // when the If is done control goes on to the rest of the loop
                        // whether the then-part executed or was skipped

        addi s0, s0, 4
        addi t0, t0, 1
        blt t0, 10, Loop

在上面，if 语句完全嵌套在循环中，就像它在 C 代码中一样。

• 您将s0 保存在堆栈的顶部，因为它属于调用者，所以您不拥有它。换句话说，您为本地数组分配了 40 字节的堆栈空间，但您需要为数组 + 保存的 s0 分配 44 字节的堆栈空间。

• 您正在创建一个等于原始堆栈指针的基指针 (s0)，然后使用负寻址访问数组。这既令人困惑又不必要。我们可以从sp 本身访问数组，因为那只是另一个寄存器。因此，a[0] 位于 sp+0，a[1] 位于 sp+4。使用正向寻址转发。

• 由于您将s0 设置为指向数组的末尾，因此在循环内取消引用的指针将不会按照您在C 代码中的意图访问元素。相反，它将访问调用者的堆栈内存。改为指向数组的开头，然后将指针推进 4 将按照您的意图访问连续的元素。 （您可以通过数组大小将取消引用偏置为负偏移量，但这与首先简单地指向数组的开头相比会很愚蠢。）

• 但是，请在编写汇编代码之前完成您的 C 代码。 C 代码中的微小变化可能会导致汇编代码发生重大变化。例如，如果您在循环内有一个函数调用，您希望更改在调用期间存在的值的寄存器，可能必须将额外的寄存器保存到堆栈中，这可能会移动您的数组并更改偏移量。

• 按照您的 C 代码编写您的汇编代码。在将 C 转换为汇编期间不要进行算法优化。

  • 如果您想使用指针而不是数组索引，请在将其用于汇编之前以这种方式编写 C 代码。
  • 如果您想使用 do .. while 循环而不是 for 循环，请在将其用于汇编之前以这种方式编写 C 代码。
  • 嵌套控制结构与 C 中的相同。
  • 测试您的 C 代码以确保其正常工作，因为当您还不了解汇编时，很难在汇编中调试算法设计问题。

• 正如 Peter 所说，不要将友好的（ABI：t0、s0、sp、a0 等）注册名称与不友好的注册名称（x10、x18、..）混在一起——这非常令人困惑。仅使用友好的 ABI 寄存器名称。不要使用s 寄存器，除非你需要它们（这里你还不需要）。