AVR 程序集中的 mod (%) - __divmodhi4

Question

我正在尝试在 AVR 程序集中执行 %10。

我创建了一个简单的c文件

int main()
{
  int k=19;
  int j;
  j = k%10;
  return 0;
}

然后我将其编译成程序集，给出

    ldi r24,lo8(19)
    ldi r25,0
    std Y+2,r25
    std Y+1,r24
    ldd r24,Y+1
    ldd r25,Y+2
    ldi r18,lo8(10)
    ldi r19,0
    mov r22,r18
    mov r23,r19
    rcall __divmodhi4
    std Y+4,r25
    std Y+3,r24
    ldi r24,0
    ldi r25,0

__divmodhi4 是如何工作的，结果存储在哪里？

Answer 1

由于 AVR 没有硬件除法器，AVR-GCC 编译器必须使用复杂的函数来执行此类操作。

__divmodhi4 - 这些功能之一。它将存储在 r25:r24 中的有符号 16 位整数除以 r23:r22 中的另一个有符号 16 位整数。

在 r23:r22 中返回 16 位商，在 r25:r24 中返回余数

您应该在看到您自己的代码的同一反汇编中看到 __divmodhi4。

您还可以查看 GCC 库 for example, here 的查找源代码

Answer 2

为了自己理解这个函数是如何工作的，我用c写了一个版本。

（如果你有办法在你的开发机器上逐步通过 AVR 汇编器，那么这可能是不必要的）

这是一个有点直接的翻译：

    uint16_t udivmodhi4(uint16_t arg1, uint16_t arg2) {
        
        uint16_t rem = 0;
        
        uint8_t i = 16;
        uint8_t carry = 0;
        uint8_t carry2 = 0;
        
        do {
            carry2 = (arg1 & 0x8000) != 0;
            arg1 = (arg1 << 1) + carry;
            i--;
        
            rem = (rem << 1) + carry2;
            carry = arg2 > rem;
            if (!carry) {
                 rem = rem - arg2;
            }
        }
        while (i);
        
        arg1 = (arg1 << 1) + carry;
        
        arg1 = arg1 ^ 0xffff;
    
        // arg1 has the quotient, rem has the remainder
        return arg1;
        //return rem;
    }

这是我的清理版本：

uint16_t udivmodhi4(uint16_t arg1, uint16_t arg2) {
    uint16_t rem = 0;

    for (uint8_t i = 0; i < 16; i++) {
        rem = (rem << 1) | (arg1 & 0x8000 ? 1 : 0);
        arg1 = arg1 << 1;
        if (rem >= arg2) {
            rem -= arg2;
            arg1 |= 1;
        }
    }
    return arg1;
    //return rem;
}

如您所见，它循环了 16 次*，在每个循环中，它从 arg1 中取出最高位，将其移入余数的最低位，比较余数 arg2，然后将其移回 arg1，从中减去 arg2如有必要，其余部分。

*：注意 ASM 在开始时将循环变量设置为 17，但在开始循环之前将其递减，因此循环了 16 次。此外，ASM 版本将返回到 arg1 的位反转，然后在最后翻转它们。代码中大多数类似这样的奇怪之处似乎是为了优化代码大小。

c 代码不会像 ASM 那样优化到尽可能少的指令，我这样做只是为了学习。底线是，这会在 16 的循环中对任何被除数和除数进行 16 位无符号除法。