GCC 内联汇编的副作用

Question

有人可以向我解释（换句话说）来自 GCC doc 的以下部分：

这是一个虚构的平方和指令，它采用两个指向内存中浮点值的指针并产生一个浮点寄存器输出。请注意，x 和 y 在 asm 参数中都出现了两次，一次指定访问的内存，一次指定 asm 使用的基址寄存器。这样做通常不会浪费一个寄存器，因为 GCC 可以为这两个目的使用同一个寄存器。但是，在这个 asm 中同时使用 %1 和 %3 作为 x 并期望它们相同是愚蠢的。事实上， %3 很可能不是一个寄存器。它可能是对 x 指向的对象的符号内存引用。

asm ("sumsq %0, %1, %2"
 : "+f" (result)
 : "r" (x), "r" (y), "m" (*x), "m" (*y));

这是一个虚构的 *z++ = *x++ * *y++ 指令。请注意，x、y 和 z 指针寄存器必须指定为输入/输出，因为 asm 会修改它们。

asm ("vecmul %0, %1, %2"
 : "+r" (z), "+r" (x), "+r" (y), "=m" (*z)
 : "m" (*x), "m" (*y));

在第一个示例中，在输入操作数中列出 *x 和 *y 有什么意义？同一文档指出：

特别是，如果不将输入操作数指定为输出操作数，就无法指定它们被修改。

在第二个示例中，为什么要使用输入操作数部分？无论如何，它的任何操作数都不会在汇编语句中使用。

作为奖励，如何将this SO 帖子中的以下示例更改为不需要volatile 关键字？

void swap_2 (int *a, int *b)
{
int tmp0, tmp1;

__asm__ volatile (
    "movl (%0), %k2\n\t" /* %2 (tmp0) = (*a) */
    "movl (%1), %k3\n\t" /* %3 (tmp1) = (*b) */
    "cmpl %k3, %k2\n\t"
    "jle  %=f\n\t"       /* if (%2 <= %3) (at&t!) */
    "movl %k3, (%0)\n\t"
    "movl %k2, (%1)\n\t"
    "%=:\n\t"

    : "+r" (a), "+r" (b), "=r" (tmp0), "=r" (tmp1) :
    : "memory" /* "cc" */ );
}

提前致谢。我现在为此苦苦挣扎了两天。

Answer 1

在第一个示例中，*x 和 *y 必须作为输入操作数列出，以便 GCC 知道指令的结果取决于它们。否则，GCC 可以将存储移动到 *x 和 *y 超过内联程序集片段，然后访问未初始化的内存。这可以通过编译这个例子看出：

double
f (void)
{
  double result;
  double a = 5;
  double b = 7;
  double *x = &a;
  double *y = &b;
  asm ("sumsq %0, %1, %2"
       : "+X" (result)
       : "r" (x), "r" (y) /*, "m" (*x), "m" (*y)*/);
  return result;
}

结果：

f:
    leaq    -16(%rsp), %rax
    leaq    -8(%rsp), %rdx
    pxor    %xmm0, %xmm0
#APP
# 8 "t.c" 1
    sumsq %xmm0, %rax, %rdx
# 0 "" 2
#NO_APP
    ret

两条leaq 指令只是将寄存器设置为指向堆栈上未初始化的红色区域。作业不见了。

第二个例子也是如此。

我认为您可以使用相同的技巧来消除volatile。但我认为这里实际上没有必要，因为已经有一个"memory" clobber，它告诉 GCC 内存是从内联汇编读取或写入的。