gcc，asm volatile ("" : : "r" (x)) 的目的是什么答案

【问题标题】：gcc, what is the purpose of asm volatile ("" : : "r" (x))gcc，asm volatile ("" : : "r" (x)) 的目的是什么
【发布时间】：2014-07-09 04:37:34
【问题描述】：

我在 C 源代码中看到了以下这样的代码，由 gcc 在 Linux 上编译（用于计算机）：

extern double prices[4000];

void somefunction()
{
  //this function is called again after each 5 seconds interval

  //some long codes that use prices[]
  // ...

  int i;
  for (i=0; i<4000; i++)
  {
      asm volatile ("" : : "r" (prices[i]));
  }
}

所以我有一些问题：

这里的内联汇编的目的是什么？
看起来价格[i]是值，应该是指针吗？
在我看来，asm代码只是将prices[i]放入寄存器供以后参考，但是循环数是4000，这没有意义（计算机没有这么多寄存器）

【问题讨论】：

volatile 表示外部影响可能会改变数据：不要指望每次需要访问时都通过重新加载数据来保持稳定。

标签： c gcc assembly inline-assembly volatile

【解决方案1】：

volatile 关键字告诉编译器不允许移动这个汇编块。

asm ("" ::: "memory") 是一个简单的编译器栅栏。

来自here：

您可以通过编写 asm 之后的关键字 volatile。 [...] volatile 关键字表示该指令具有重要的副作用。 GCC 不会删除 volatile asm（如果可访问）。

【讨论】：

【解决方案2】：

asm volatile 强制编译将 prices[i] 加载到某个寄存器中（对于每个循环执行来说，这将是同一个寄存器，您仍然会使用一个寄存器来执行 4000 次循环）。

如果您只是在没有volatile 的情况下编写了asm，编译器可以通过删除（或移动）整个语句进行优化，然后删除整个循环，因为它什么都不做。

尝试用

编译你的foo.c代码

 gcc -O0 -fverbose-asm -S foo.c -o foo-O0.s
 gcc -O1 -fverbose-asm -S foo.c -o foo-O1.s
 gcc -O2 -fverbose-asm -S foo.c -o foo-O2.s
 gcc -O3 -fverbose-asm -S foo.c -o foo-O3.s

并查看生成的 foo-O*.s 文件（例如，使用编辑器或像 less 这样的寻呼机）使用和不使用 volatile 关键字

【讨论】：

其实因为没有输出参数，所以volatile是隐含的。
大卫沃尔弗德是正确的。实际上 volatile 关键字不在问题中。我只想知道代码的作用：asm volatile ("" : : "r" (prices[i]));
Basile Starynkevitch 似乎回答了我的一个问题，但是，正如我所说，CPU 中的寄存器数量是有限的，因此由于 4000 个循环，代码看起来毫无用处，对吗？还是有其他用途？
除此之外，@basile 所说的是正确的。除非这段代码有更多内容（引号内的东西？），否则这是一个无用的浪费时间的循环。
如果这是一个求职面试问题，我可能会外交地推测它试图加热缓存。那么我会说这是一个无用的浪费时间的循环。

【解决方案3】：

在与编写代码的人讨论后，他说他正在尝试将变量提取到 CPU 缓存中（L1/L2/L3）

【讨论】：

我相信这是我之前推测的。是的，这会将内容读入缓存。这是否比让 cpu 自己管理它提供任何实际好处是值得商榷的。它更有可能做它所做的事情：给以后处理代码的人带来维护问题，以及可移植性问题。
@DavidWohlferd 如何使用 gcc prefetch builtin 而不是这个方法？你指的是哪一个？
操作系统会在你每次访问时自动将内存加载到cpu的缓存中（例如当你将值加载到价格数组中时）。它还会在选择时自动将东西扔出缓存。没有办法将东西“保留”在那里。还要记住，cpu 的缓存在所有正在运行的进程之间共享。因此，尽管您可能认为将这些价格移动到缓存中是一个绝妙的主意，但操作系统可以决定某些设备驱动程序信息更有用，并将您所有的东西都扔掉。所以我的偏好是（几乎总是）让 cpu/OS 处理这个。
最后一个想法：在某些性能非常密集的例程中进行这种类型的优化是有意义的。如果您想了解这是否真的在这种情况下有所作为，请使用分析器并对其计时。您甚至可以将其与使用预取进行比较。得知这里节省了任何人类可感知的时间，我会感到非常惊讶。发现它让事情变慢一点也不奇怪。