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c - 如何在 GCC 的内联汇编中指定一个特定的寄存器来分配 C 表达式的结果？

问题描述

我想a0使用 GCC 将 C 表达式的结果存储到 RISC-V 程序中的寄存器中（为了下面的示例，假设有一个volatile int val = 42或类似的）。mv在显式调用指令时，我可以使用内联汇编来完成此操作：

asm ("mv a0, %0\n\t" :: "r" ((val == 0) ? 1 : val) : "a0");

但是，如果结果已经在正确的寄存器“中”计算出来，则移动将是不必要的。我已经尝试过使用文档register中描述的变量的各种事情，但失败了。例如，以下内容被完全优化掉：

register volatile int res asm("a0") = (val == 0) ? 1 : val;

与“空” asm 语句相同：

register int res asm("a0") = (val == 0) ? 1 : val;
asm volatile ( "" /* just store */ : "=r" (res) );

有一个更好的方法吗？我忽略了什么吗？

标签： cgccinline-assemblyriscv

解决方案

你很接近，但"=r"(res)告诉编译器旧值res已经死了，所以它没有在任何地方实现它。

register ... asm("regname")本地变量仅在用作扩展语句的操作数时才能保证做任何事情。asm如果asm语句本身是asm volatile，则即使其输入未使用，也无法对其进行优化。（不要做register ... asm变量volatile；那没用。）

因此，要强制编译器在其中实现表达式的结果a0（例如，对于由于某种原因您想要部分破坏优化的微基准，否则https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm）：

   register int res asm("a0") = (val == 0) ? 1 : val;
 // then read that reg var, forcing the compiler to actually materialize it
   asm volatile("# just a comment, input picked %0" : : "r"(res));

这可以移植到支持 GNU C 内联汇编的其他编译器，包括 clang。

Godbolt 上的演示（我调整了 asm 模板以在注释前使用 nop，因此编译器 - 资源管理器注释过滤器不会删除它。空的模板字符串不会改变任何东西；那只是为了确认编译器“知道“它放在什么寄存器res中。）

void foo(int dummy, int val) {
    register int res asm("a3") = (val == 0) ? 1 : val;
    asm volatile("nop # just a comment, input picked %0" : : "r"(res));
}

我选择a3了一个void函数来确保 GCC 没有理由碰巧选择那个寄存器，甚至根本没有实现res；我不退货。

# RISC-V gcc 10.2  -O3
foo:
        mv      a3,a1
        bne     a1,zero,.L2
        li      a3,1
.L2:
        nop # just a comment, input picked a3
  # if we had returned res, we'd have   mv  a0,a3   here 
        ret

请注意，此asm语句没有输出操作数，也没有破坏器，因此编译器知道它对任何寄存器或内存都没有影响。

如果我使用"=r"(res)了 ，那将告诉编译器 的原始值res已死，因此在 asm 语句执行并生成任何新值之前，无需在该寄存器中实现它。就像你写过res = rand();什么一样，res如果没有人读过它，甚至不需要计算以前的值。

"+r"(res)会告诉编译器 asm 指令读取该寄存器，然后在那里写入一个新值。例如，您可以使用它来隐藏优化器中的常量，因此编译器必须假设res在 this 之后的使用是一个完全未知的运行时变量，即使您使用过register int res asm("a0") = 1;

弄错了，没有asm()

int bar(int dummy, int val) {
    register int res asm("a3") = (val == 0) ? 1 : val;
    return res;
}

,a0恰好“工作”只是因为 a0 是返回值寄存器，我们正在返回res（以阻止它优化）。

bar:                   # same computation, but without using a3
        mv      a0,a1
        bne     a1,zero,.L5
        li      a0,1
.L5:
        ret

如果我不这样做return res，它将完全优化未使用变量的计算。 volatile register int res asm("a3")不能改变这一点。

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