有没有办法以编程方式生成内联汇编？答案

【问题标题】：Is there any way to generate inline assembly programmatically?有没有办法以编程方式生成内联汇编？
【发布时间】：2018-05-20 22:18:09
【问题描述】：

在我的程序中，我需要将 NOP 作为内联汇编插入到循环中，并且 NOP 的数量可以通过一个参数来控制。像这样的：

char nop[] = "nop\nnop";

for(offset = 0; offset < CACHE_SIZE; offset += BLOCK_SIZE) {

    asm volatile (nop
            :
            : "c" (buffer + offset)
            : "rax");

}

有没有办法告诉编译器将上面的内联汇编转换成下面的？

   asm volatile ("nop\n"
                 "nop"
            :
            : "c" (buffer + offset)
            : "rax");

【问题讨论】：

您不能将程序集模板字符串作为 char * 变量传入。
你真正想做什么？为什么需要这个？
@EricPostpischil 操作数无关紧要。需要通过在 for 循环中插入 NOP 来控制缓存启动率。
“缓存启动率”是什么意思？您是否试图限制某些代码的执行速度？除了插入 nop 之外，还有其他方法。而且，如果您确实需要执行可变数量的 nop，您可以计算跳转到它们的序列中。这闻起来像XY problem。你应该充分解释上下文。

标签： c gcc assembly x86 inline-assembly

【解决方案1】：

好吧，你可以做这个技巧：

#define NOPS(n) asm volatile (".fill %c0, 1, 0x90" :: "i"(n))

此宏将所需数量的nop 指令插入指令流。请注意，n 必须是编译时间常数。您可以使用 switch 语句来选择不同的长度：

switch (len) {
case 1: NOPS(1); break;
case 2: NOPS(2); break;
...
}

您也可以这样做以节省代码：

if (len & 040) NOPS(040);
if (len & 020) NOPS(020);
if (len & 010) NOPS(010);
if (len & 004) NOPS(004);
if (len & 002) NOPS(002);
if (len & 001) NOPS(001);

请注意，您应该真正考虑使用pause 指令而不是nop 指令来处理此类事情，因为pause 是一种语义暗示，您只是想打发时间。这会将宏的定义更改为：

#define NOPS(n) asm volatile (".fill %c0, 2, 0x90f3" :: "i"(n))

【讨论】：

【解决方案2】：

不行，内联 asm 模板需要是编译时常量，所以汇编器可以把它汇编成机器码。

如果您想要在运行时修改的灵活模板，则称为 JIT 编译或代码生成。您通常直接生成机器代码，而不是您提供给汇编器的汇编源文本。

例如，看这个完整的例子，它生成一个由可变数量的dec eax指令组成的函数，然后执行它。 Code golf: The repetitive byte counter

顺便说一句，dec eax 在所有现代 x86 CPU 上以每时钟 1 次运行，而 NOP 以每时钟 4 次运行，或者在 Ryzen 上可能以 5 次运行。见http://agner.org/optimize/。

对于微小延迟，更好的选择可能是pause 指令，或一些可变数量的imul 指令的依赖链，或者可能是sqrtps，以lfence 结尾以阻止超出-订单执行（至少在 Intel CPU 上）。我还没有查看 AMD 的手册以查看 lfence 是否被记录为那里的执行障碍，但 Agner Fog 报告它可以在 Ryzen 上以每时钟 4 次运行。

但实际上，您可能根本不需要 JIT 任何代码。对于只需要在一个或几个系统上工作的一次性实验，使用类似的东西来破解延迟循环

for (int i=0 ; i<delay_count ; i++) {
    asm volatile("" : "r" (i));  // defeat optimization
}

这会强制编译器在每次迭代时将循环计数器放在寄存器中，因此它无法优化循环，或将其转换为乘法。你应该得到像delayloop: dec eax; jnz delayloop 这样的编译器生成的asm。您可能想在循环之后添加_mm_lfence()。

【讨论】：

@Johan ：他说 4 或 5 每个时钟