如何让 llvm 使用“或”指令进行加速答案

【问题标题】：How to get llvm to use the 'OR' instruction for speedup如何让 llvm 使用“或”指令进行加速
【发布时间】：2021-08-04 22:10:01
【问题描述】：

我有一些 C 代码基本上可以归结为：

    *p_Bool3 = *p_Bool1 || *p_Bool2;

其中 p_Bool1、p_Bool2 和 p_Bool3 为“bool *”。

clang++ 给了我这个使用 O2 的 X86 程序集（O3 没有区别，我只是使用 O2，因为那是实际项目中使用的）：

mov eax, dword ptr [esp + 12]
    mov edx, dword ptr [esp + 4]
    mov cl, 1
    cmp byte ptr [edx], 0
    je  LBB1_1
    mov byte ptr [eax], cl
    ret
LBB1_1: 
    mov ecx, dword ptr [esp + 8]
    mov cl, byte ptr [ecx]
    mov byte ptr [eax], cl
    ret

实际的程序稍微复杂一些，包含一堆 ob get 和 set 函数以及一些重载的运算符，但它基本上是使用 O2 的相同汇编代码：

001de515  mov         al, 0x01 
001de517  mov         ecx, dword ptr ds:[edi+0x00000628] 
001de51d  cmp         byte ptr ds:[ecx], 0x00000000 
001de520  jne         0x001DE52E 
001de522  mov         eax, dword ptr ds:[edi+0x0000065C] 
001de528  cmp         byte ptr ds:[eax], 0x00000000 
001de52b  setne       al 
001de52e  mov         ecx, dword ptr ds:[edi+0x000005EC] 
001de534  mov         byte ptr ds:[ecx], al

现在我有一些参考代码在相同的硬件/系统上运行速度提高了 75%，如下所示：

0100121e  lea         ebx, dword ptr ds:[esi+0x10280005] 
01001224  mov         al, byte ptr ds:[ebx] 
01001226  lea         ebx, dword ptr ds:[esi+0x10280006] 
0100122c  or          al, byte ptr ds:[ebx] 
0100122e  lea         ebx, dword ptr ds:[esi+0x10280004] 
01001234  mov         byte ptr ds:[ebx], al

如何让 clang 只使用“或”指令并更快？

【问题讨论】：

标签： assembly optimization x86 llvm

【解决方案1】：

您是否尝试过使用*p_Bool3 = *p_Bool1 | *p_Bool2 中的 OR 运算符？编译器无法自行生成它，因为如果 p_Bool1 为真，则不允许取消引用 p_Bool2。

如果你不能在这里使用| 运算符，它也应该首先手动取消引用指针，告诉编译器允许这样做：

bool tmp1 = *p_Bool1, tmp2 = *p_Bool2;

*p_Bool3 = tmp1 || tmp2;

【讨论】：

是否需要同时设置tmp1和tmp2？ *p_Bool3 = *p_Bool1 || tmp2 会起作用，还是会像@Jérôme Richard 所描述的那样有副作用的风险？
哇，我不敢相信我还没有尝试过'|'运算符，我实际上认为，我应该使用 '||'布尔运算符，因此它可以更快。我确实更喜欢您的第二个建议，因为我使用的是“正确”运算符并且仍然可以快速获得结果。局部变量被优化器完全删除。
@sj95126 否 tmp1 当然可以，但无论如何使用 | 运算符可能是更好的解决方案。它不仅摆脱了跳转，还可能避免额外的指令来规范化结果。
@sj95126：请参阅Boolean values as 8 bit in compilers. Are operations on them inefficient? - 编译器并不总是充分利用 ABI 保证 bool 是整数 0 或 1，并且有时会浪费指令重新布尔化。

【解决方案2】：

|| 运算符使用的左/右表达式被惰性评估。由于间接可能会导致副作用（例如页面错误、硬件影响），因此编译器需要使用条件来防止副作用在不应发生时发生。

为避免此问题，您可以使用| 运算符。 Here 就是一个例子。

【讨论】：