asm("nop"); 怎么样？作品？答案

【问题标题】：How does asm("nop"); works?asm("nop"); 怎么样？作品？
【发布时间】：2014-06-23 06:27:23
【问题描述】：

我从http://en.wikipedia.org/wiki/NOP 中重新定义了定义，但我仍然需要一个更简单的定义。

我偶然发现了一段代码，但我不知道它到底是做什么的：

switch (Something)
    {

        case this_one:
            asm ("nop");
            break;
        case other_one:
            asm ("nop");
            break;
        default:
            asm ("nop");
            break;
    }

【问题讨论】：

asm 插入内联汇编，nop 是一个什么都不做的指令。代码示例没有任何用处。你对哪一部分有困难？
您的代码在技术上“什么都不做”，如果不将其与其他代码位放在上下文中，就很难说出它为什么存在。但是，它可能被用于优化目的——例如保持内存对齐。当内存“对齐”为 2 个块大小的幂时，某些处理器的性能会更好。
形而上学没有“无”这样的东西。 NOP 或无操作意味着 CPU（最终）会浪费时钟周期。它至少必须对操作进行解码并注意到它必须获取一条新指令。上下文中的 Nothing 表示“程序计数器”寄存器已更改；可能没有其他副作用发生。
@AlexandruCimpanu 有几个目的，下面的答案中提到了一些。还有一个没有提到的是在连续指令之间插入延迟 > epsilon（如果代码与硬件一起使用，可能需要）
我个人经常使用 asm NOP 来调试代码，当代码中有一个地方我想放置一个断点时。

标签： c assembly

【解决方案1】：

nop 是一条什么都不做的汇编指令——几乎什么也不做，但仍然执行机器指令，这意味着（可能）流逝的时间非常短（它的价值可能有限）在某些实时应用中。

在这种情况下，语句asm("nop"); 对程序没有语义差异。我认为它可能存在的唯一原因是“强制”编译器不折叠代码路径，如果您查看目标代码或反汇编机器代码或查看它，则使 switch 语句的机器结构可见一个调试器。

【讨论】：

代码中有asm("nop");和只留下break有什么区别？
@AlexandruCimpanu：编译器（很可能）不会优化 asm() 指令，因为他不查看它的参数。一个简单的中断可以被优化掉。
@PMF：我认为你不需要nop。一个空的 volatile asm("",,,"memory") 语句应该可以解决问题。
@DwayneTowell：nops 在代码生成中也很有用，可以提供对齐（例如跳转目标和函数入口点）。您还可以使用 nop 为调试留出空间——您可以将跳转插入到 nop 块中并热修复您的代码...
@PMF：好吧，nop 产生一条指令，空的 asm 语句没有产生...

【解决方案2】：

由于没有人提到它，nop 在临界区期间也可以用来“让步”，即允许其他中断发生，以减少临界区引起的中断延迟。

这在没有操作系统的嵌入式应用程序中通常很有用，在这些应用程序中，您经常需要在关键部分轮询变量和/或状态寄存器。

在许多 RISC 处理器（ARM、AVR）上，紧跟在中断取消屏蔽之后的指令仍将被屏蔽，因此如果您只是将 sei/cli 放在一起，您将不会允许任何中断发生。

在sei 和cli 之间添加的每个nop 允许在临界区恢复之前再发生一次中断。

【讨论】：

【解决方案3】：

NOP 对调试很有用。即使什么都不做，因为意味着“无操作”，NOP 是关于您可以在调试器中设置断点的说明。我相信程序员想以这种方式学习“某事”的价值。这看起来很愚蠢，但一位经验丰富的程序员花了几个小时才找出原因

if(Something);
{
 ...
}

总是在范围内而不取决于Something 的值。我怀疑现在有人对 switch() 有类似的问题。如果程序员省略了NOP，编译器可能更容易删除整个switch() 语句。我还使用__asm__("#start"); 为Maximum speed from IOS/iPad/iPhone 中的某些代码设置清晰的边界，但__asm__("nop"); 也会这样做。

也如前所述，它可用于实时应用程序。例如http://www.rickard.gunee.com/projects/video/pic/tetris.php 可能会使用这个。

【讨论】：

嗯...经验丰富的程序员会启用所有编译器警告。此外，经验丰富的 C 程序员会针对那些杂散的分号开发出某种潜意识反射，并立即发现它们。
这个案例是真实的，但很多年前。也许GCC没有给出警告，我不记得了。此外，人们只是有时会感到疲倦等等。
感谢您发布此消息！我发现这个答案非常有帮助，因为我以前从未想过以这种方式使用 NOP。

【解决方案4】：

如前所述，它已在嵌入式世界中使用。有时你需要等待一两个周期，才能真正将一个引脚设置为某个状态，尤其是在一些传感器上等等......在旧石器时代的 6581 cpu 中，使用 nop 来产生延迟，因为时钟大约0.7mhz...关于中断的说法也是如此。

【讨论】：

【解决方案5】：

NOP 是一条汇编指令，正如它所说的（无操作）它只是不做任何事情，但它像任何其他指令一样由 CPU 处理。所以这意味着它将从内存中读取，将增加指令指针，但在指令解码后的执行阶段不会做任何其他事情。饼干经常在反向工程中使用它，但不知道它还有其他用途。我认为在 C 编程中不需要使用 NOP 指令。

【讨论】：

如果您正在运行紧密的轮询循环并且不希望编译器优化空循环，这可能会很有用。
@BretD 不幸的是，仅在非常简单的 uC 上才是正确的。流水线的只是跳过 nops 并且不能保证任何延迟。 - 例如 ARM，它们可用于填充。

【解决方案6】：

至少在 Intel x86 上，nop 是 xchg eax,eax 的助记符，因此它会与自己交换 eax 寄存器。还有其他形式可以做同样的事情但占用更多空间（例如lea esi,[esi + eiz] - 将 0 添加到 esi），但这些不是“官方”nop 指令。

【讨论】：

【解决方案7】：

nop 是一条不执行任何操作的计算机指令。在这种特殊情况下，它可能是为了防止开关被优化掉。这充其量是特定于编译器的实现，因为没有什么可以阻止它解析和优化 asm 语句。

为什么要这样做？它可能是为了以某种方式测试机器代码的生成。在功能上，它没有用。

【讨论】：

实际上，我不认为我见过敢于优化 NOP 的编译器，因为它总是存在是有原因的。例如，在与数字逻辑电子设备交互的快速 MCU 上运行的程序可以使用 NOP 作为微型延迟，以使逻辑电平变得稳定。
nop 的成本很高，它在实时函数中很有用。
也许吧。无论如何，它都是特定于实现的。如果 nops 甚至没有被放入 PIQ 中，我不会感到惊讶。 x86。不过，它确实占用了内存，我想这确实有一些影响。
大多数编译器都不是这样。 asm 语句默认被认为是易失的（不可优化），除非您添加约束以让编译器知道内联代码的用途（使用的寄存器、内存修改等）。
@Lundin 不在现代 uP / uC 上仅用于填充 - 从不用于延迟 infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0553a/…。如果您需要周期精确的延迟 - 仅屏障指令