阅读与使用双数组有关的 IA32 汇编代码

Question

这是确切的问题：

以下代码转置 M x M 数组的元素，其中 M 是由#define 定义的常量：

void transpose(Marray_t A) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < M; i++)
        for (j = 0; j < i; j++) {
           int t = A[i][j];
           A[i][j] = A[j][i];
           A[j][i] = t;
       } 
}

当使用优化级别 -02 编译时，GCC 生成以下内容 函数内循环代码：

1. .L3 
2. movl (%ebx),%eax 
3. movl (%esi,%ecx,4),%edx 
4. movl %eax, (%esi,%ecx,4) 
5. addl $1, %ecx 
6. movl %edx, (%ebx) 
7. addl $52,%ebx 
8. cmpl %edi,%ecx 
9. jl .L3

A. M的值是多少？

B.哪些寄存器保存程序值 i 和 j?

C.编写一个 C 代码版本的转置，利用 在此循环中发生的优化。在你的使用参数 M 代码而不是数字常量。

所以在我试图理解这一点时，我注意到它乘以 4，这意味着它存储了 4 个字节的类型（可能是 int 或指针）。然后，它将 i 增加 $52（我假设 i），因为它是一个更大的值，因此进入下一个数组）并且 $52 / 4 是 13。所以我猜 M = 13。错了吗？

对于 B，我猜想 %ebx 包含 i 而 %ecx 包含 i。

对于 C，我不太确定，因为我不完全理解所呈现的循环。让我尝试通过行号来理解并告诉我我错在哪里。 1. 显然是循环标签的开始。 2. 大概将 i 的值移动到 %eax 中。然后 3. 将 A[i][j] 存储到 t 中。但是……我真的不明白。 ：/ 帮助？？

Answer 1

我修正了汇编代码中的一些错误（%ecs -> %ecx 和 (ebx) -> (%ebx)）希望我没有无意中引入新的错误。

关于问题，您几乎可以理解。让我们逐行查看代码并尝试将其转换为 C。

   L3:
2. movl (%ebx),%eax
   // We load a 32-bit value from the address stored in ebx. We can't yet deduce the type, but let's assume int for now
   int *ebx = ??;         
   int eax = *ebx; 
3. movl (%esi,%ecx,4),%edx
   // As you noted we're dealing with 32-bit values, so when converting to C we divide the index by 4
   int *esi = ??;
   int ecx = ??; 
   int edx = esi[ecx]; 
4. movl %eax, (%esi,%ecx,4)
   esi[ecx] = eax; 
5. addl $1, %ecx 
   ecx++;
6. movl %edx, (%ebx)
   *ebx = edx; 
7. addl $52,%ebx
   // Again we have to remember to divide by the size of the type used (4)
   ebx += 13; 
8. cmpl %edi,%ecx 
9. jl .L3
   int edi = ??; 
   if (ecx < edi) goto L3;

从这里我们看到我们有一些在内部循环之外初始化的未知值，但我们也可以很好地猜测它们是什么。

• ecx 每次循环迭代都会递增，然后用于决定我们是否应该继续循环：显然是 C 代码中的 j。
• edi 是我们在决定是否循环时比较 j 的值，但在内部循环中没有改变：它是 i。
• esi 使用ecx (j) 按行索引，因此它对应于&a[i][j]。
• ebx 每次循环迭代都会增加 52（13 个索引位置） - 正如您可能已经猜到的那样，13 是 M - 它对应于 &m[j][i] 并被移动到指向 j 的每一行的下一列元素迭代。

现在我们可以回答问题了：

A. M的值是多少？

13

B.哪些寄存器保存程序值 i 和 j？

分别是edi 和ecx。

C.编写一个 C 代码版本的转置，利用此循环中发生的优化。在代码中使用参数 M 而不是数字常量。

此时应该是直截了当的。