ARM 程序集：重新加载“asm”时在“GENERAL_REGS”类中找不到寄存器

Question

我正在尝试在 ARM Cortex-a8 上的 ARM 程序集中实现一个将 32 位操作数与 256 位操作数相乘的函数。问题是我的寄存器用完了，我不知道如何减少这里使用的寄存器的数量。这是我的功能：

typedef struct UN_256fe{

uint32_t uint32[8];

}UN_256fe;

typedef struct UN_288bite{

uint32_t uint32[9];

}UN_288bite;
void multiply32x256(uint32_t A, UN_256fe* B, UN_288bite* res){

asm (

        "umull          r3, r4, %9, %10;\n\t"
        "mov            %0, r3;         \n\t"/*res->uint32[0] = r3*/
        "umull          r3, r5, %9, %11;\n\t"
        "adds           r6, r3, r4;     \n\t"/*res->uint32[1] = r3 + r4*/
        "mov            %1, r6;         \n\t"
        "umull          r3, r4, %9, %12;\n\t"
        "adcs           r6, r5, r3;     \n\t"
        "mov            %2, r6;         \n\t"/*res->uint32[2] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %13;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %3, r6;         \n\t"/*res->uint32[3] = r6*/
        "umull          r3, r4, %9, %14;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r5;     \n\t"
        "mov            %4, r6;         \n\t"/*res->uint32[4] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %15;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %5, r6;         \n\t"/*res->uint32[5] = r6*/
        "umull          r3, r4, %9, %16;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r5;     \n\t"
        "mov            %6, r6;         \n\t"/*res->uint32[6] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %17;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %7, r6;         \n\t"/*res->uint32[7] = r6*/
        "adc            r6, r5, #0 ;    \n\t"
        "mov            %8, r6;         \n\t"/*res->uint32[8] = r6*/

        : "=r"(res->uint32[8]), "=r"(res->uint32[7]), "=r"(res->uint32[6]), "=r"(res->uint32[5]), "=r"(res->uint32[4]),
           "=r"(res->uint32[3]), "=r"(res->uint32[2]), "=r"(res->uint32[1]), "=r"(res->uint32[0])
         : "r"(A), "r"(B->uint32[7]), "r"(B->uint32[6]), "r"(B->uint32[5]),
           "r"(B->uint32[4]), "r"(B->uint32[3]), "r"(B->uint32[2]), "r"(B->uint32[1]), "r"(B->uint32[0]), "r"(temp)
         : "r3", "r4", "r5", "r6", "cc", "memory");

}

EDIT-1：我根据第一条评论更新了我的clobber列表，但我仍然收到同样的错误

Answer 1

一个简单的解决方案是将其分解，不要使用“clobber”。将变量声明为 'tmp1' 等。尽量不要使用任何mov 语句；如果必须，让编译器执行此操作。编译器将使用一种算法来找出最佳的信息“流”。如果你使用'clobber'，它不能重用寄存器。他们现在的样子，你让它在汇编程序执行之前先加载所有内存。这很糟糕，因为您希望内存/CPU ALU 流水线化。

void multiply32x256(uint32_t A, UN_256fe* B, UN_288bite* res) 
{

  uint32_t mulhi1, mullo1;
  uint32_t mulhi2, mullo2;
  uint32_t tmp;

  asm("umull          %0, %1, %2, %3;\n\t"
       : "=r" (mullo1), "=r" (mulhi1)
       : "r"(A), "r"(B->uint32[7])
  );
  res->uint32[8] = mullo1; /* was 'mov %0, r3; */
  volatile asm("umull          %0, %1, %3, %4;\n\t"
      "adds           %2, %5, %6;     \n\t"/*res->uint32[1] = r3 + r4*/
     : "=r" (mullo2), "=r" (mulhi2), "=r" (tmp)
     : "r"(A), "r"(B->uint32[6]), "r" (mullo1), "r"(mulhi1)
     : "cc"
    );
  res->uint32[7] = tmp; /* was 'mov %1, r6; */
  /* ... etc */
}

“gcc inline assembler”的全部目的不是直接在“C”文件中编写汇编程序。就是利用编译器的寄存器分配逻辑AND做一些在'C'中不容易做到的事情。在您的情况下使用进位逻辑。

通过不让它成为一个巨大的“asm”子句，编译器可以在需要新寄存器时从内存中调度加载。它还将使用加载/存储单元处理您的“UMULL”ALU 活动。

只有在指令隐式破坏特定寄存器时才应使用 clobber。你也可以使用类似的东西，

register int *p1 asm ("r0");

并将其用作输出。但是，我不知道任何这样的 ARM 指令，除了那些可能会改变堆栈的指令，而且您的代码不使用这些指令，当然还有进位。

GCC 知道，如果将内存列为输入/输出，则内存会发生变化，因此您不需要 memory clobber。事实上，这是有害的，因为 memory clobber 是 compiler memory barrier，当编译器可能会为后者安排内存时，这将导致内存被写入。

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道德是使用 gcc 内联汇编器与编译器一起工作。如果您在汇编程序中编码并且您有大量例程，那么寄存器的使用可能会变得复杂和混乱。典型的汇编程序编码器在每个例程中只会在一个寄存器中保存一件事，但这并不总是对寄存器的最佳使用。当代码变大时，编译器将以一种很难被击败的相当智能的方式对数据进行混洗（并且对于手工代码 IMO 不太满意）。

您可能想查看the GMP library，它有很多方法可以有效地解决一些与您的代码相似的问题。