ARM gcc内联汇编优化问题

Question

为什么当我有优化标志 -O3 但它与其他优化标志（-O0、-O1、-O2、-Os）一起工作时，我的内联汇编程序不工作？

我什至在我的所有汇编程序指令中添加了 volatile，我认为这会告诉编译器不要触摸或重新排序任何东西？

最好的问候

吉古先生

Answer 1

GCC 内联汇编器对正确的规范非常敏感。

特别是，您必须非常精确地指定正确的约束，以确保编译器不会决定“优化”您的汇编代码。有几件事需要注意。举个例子吧。

以下两个：

 int myasmfunc(int arg) /* 肯定有问题 ... */
    {
        注册 int myval asm("r2") = arg;

        asm ("添加 r1, r0, #22\n" ::: "r1");
        asm ("添加 r0, r1, r0\n" ::: "r0", "cc");
        asm ("subeq r2, #123\n" ::: "r2");
        asm ("subne r2, #213\n" ::: "r2");
        返回myval；
    }

和

 int myasmfunc(int arg)
    {
        int myval = arg，加 = arg；

        asm ("添加 %0, #22\n\t" : "+r"(加号));
        asm ("添加 %1, %2\n\t"
             “子当量 %0，#123\n\t”
             “subne %0，#213\n\t”：“+r”（myval），“+r”（加号）：“r”（arg）：“cc”）；
        返回myval；
    }

乍一看可能看起来很相似，但您会天真地认为它们也是如此；但他们离那还很远！

此代码的第一个版本存在多个问题。

1. 一方面，如果您将其指定为单独的asm() 语句，编译器可以在其间插入任意代码。这尤其意味着 sub 指令，即使它们自己不修改条件代码，也可能与编译器选择插入的内容发生冲突。
2. 其次，由于在指定单独的asm() 语句时指令的拆分，不能保证代码生成器在两次都选择相同的寄存器来放置myval，变量声明中的asm("r2") 规范尽管如此。
3. 第三，第一个假设r0包含函数的参数是错误的；编译器在到达汇编块时可能已选择将此参数移动到其他任何地方。更糟糕的是，您再次使用了 split 语句，并且无法保证 在 两个 asm() 之间会发生什么。即使您指定__asm__ __volatile__(...);，编译器也会将两个这样的块视为独立实体。
4. 第四，您没有告诉编译器您正在破坏/分配myval。它可能选择暂时将其移至别处，因为您正在破坏“r2”，并且在返回时，决定从...恢复它（？？？）。

只是为了好玩，这里是第一个函数的输出，针对以下四种情况：

1. 默认 - gcc -c tst.c
2. 优化 - gcc -O8 -c tst.c
3. 使用一些不寻常的选项 - gcc -c -finstrument-functions tst.c
4. 那加上优化 - gcc -c -O8 -finstrument-functions tst.c

段.text的反汇编：

00000000 :
   0: e52db004 推 {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!)
   4: e28db000 添加 fp, sp, #0 ; 0x0
   8: e24dd00c sub sp, sp, #12 ; 0xc
   c: e50b0008 str r0, [fp, #-8]
  10：e51b2008 ldr r2，[fp，#-8]
  14: e2811016 添加 r1, r1, #22 ; 0x16
  18: e0910000 添加 r0, r1, r0
  1c: 0242207b subeq r2, r2, #123 ; 0x7b
  20: 124220d5 subne r2, r2, #213 ; 0xd5
  24: e1a03002 移动 r3, r2
  28: e1a00003 移动 r0, r3
  2c: e28bd000 添加 sp, fp, #0 ; 0x0
  30: e8bd0800 弹出 {fp}
  34：e12fff1e bx lr


部分.text的反汇编：

00000000 :
   0: e1a03000 移动 r3, r0
   4: e2811016 添加 r1, r1, #22 ; 0x16
   8: e0910000 添加 r0, r1, r0
   c: 0242207b subeq r2, r2, #123 ; 0x7b
  10: 124220d5 subne r2, r2, #213 ; 0xd5
  14: e1a00003 移动 r0, r3
  18: e12fff1e bx lr


部分.text的反汇编：

00000000 :
   0: e92d4830 推 {r4, r5, fp, lr}
   4: e28db00c 添加 fp, sp, #12 ; 0xc
   8: e24dd008 sub sp, sp, #8 ; 0x8
   c: e1a0500e mov r5, lr
  10: e50b0010 str r0, [fp, #-16]
  14：e59f0038 ldr r0，[pc，#56]； 54
  18: e1a01005 移动 r1, r5
  1c：ebffffffe bl 0
  20：e51b2010 ldr r2，[fp，#-16]
  24: e2811016 添加 r1, r1, #22 ; 0x16
  28: e0910000 添加 r0, r1, r0
  2c: 0242207b subeq r2, r2, #123 ; 0x7b
  30: 124220d5 subne r2, r2, #213 ; 0xd5
  34: e1a04002 移动 r4, r2
  38：e59f0014 ldr r0，[pc，#20]； 54
  3c: e1a01005 移动 r1, r5
  40：ebffffffe bl 0
  44: e1a03004 移动 r3, r4
  48: e1a00003 移动 r0, r3
  4c: e24bd00c sub sp, fp, #12 ; 0xc
  50: e8bd8830 pop {r4, r5, fp, pc}
  54: 00000000 .word 0x00000000


部分.text的反汇编：

00000000 :
   0: e92d4070 推 {r4, r5, r6, lr}
   4: e1a0100e mov r1, lr
   8: e1a05000 移动 r5, r0
   c: e59f0028 ldr r0, [pc, #40] ; 3c
  10: e1a0400e mov r4, lr
  14：ebffffffe bl 0
  18: e2811016 添加 r1, r1, #22 ; 0x16
  1c: e0910000 添加 r0, r1, r0
  20: 0242207b subeq r2, r2, #123 ; 0x7b
  24: 124220d5 subne r2, r2, #213 ; 0xd5
  28：e59f000c ldr r0，[pc，#12]； 3c
  2c: e1a01004 移动 r1, r4
  30：ebffffffe bl 0
  34: e1a00005 移动 r0, r5
  38: e8bd8070 弹出 {r4, r5, r6, 电脑}
  3c: 00000000 .word 0x00000000

如您所见，这些都没有达到您希望看到的效果；不过，gcc -c -O8 ... 上的代码的第二个版本最终是：

段.text的反汇编：

00000000 :
   0: e1a03000 移动 r3, r0
   4: e2833016 添加 r3, r3, #22 ; 0x16
   8: e0933000 添加 r3, r3, r0
   c: 0240007b subeq r0, r0, #123 ; 0x7b
  10: 124000d5 subne r0, r0, #213 ; 0xd5
  14: e12fff1e bx lr

这就是您在程序集中指定的内容以及您所期望的内容。

士气：明确和准确地处理您的约束、操作数分配，并在相同 asm() 块中保持相互依赖的汇编行（编写多行语句）。

Answer 2

这确实应该是一条评论，但由于某种原因我无法发表评论:(

编译器优化不应该真的弄乱你的程序集。那么，正如伊戈尔所说，这在什么方面“不起作用”？也许您的 ASM 分支成一个函数，该函数已被编译器优化，给出了与您的汇编代码可能依赖的不同的结果？

一些源文件或有关编译器的更多信息可能有用