64 位 iOS (A64) 上的汇编器

Question

我正在尝试用 asm 实现替换某些方法。目标是 iOS（iPhone 5S 或更高版本）上的 arm64。我想使用专用的汇编程序文件，因为内联汇编程序会带来额外的开销，而且相当 cumbersome to use with A64 memory offsets.

Internet 上没有太多这方面的文档，所以我不确定我的做法是否正确。因此，我将描述我将函数移动到 ASM 所遵循的过程。

本题候选函数为256位整数比较函数

UInt256.h

@import Foundation;

typedef struct {
    uint64_t value[4];
} UInt256;

bool eq256(const UInt256 *lhs, const UInt256 *rhs);

Bridging-Header.h

#import "UInt256.h"

Reference implementation (Swift)

let result = x.value.0 == y.value.0
          && x.value.1 == y.value.1
          && x.value.2 == y.value.2
          && x.value.3 == y.value.3

UInt256.s

.globl _eq256
.align 2
_eq256:
    ldp        x9, x10, [x0]
    ldp       x11, x12, [x1]
    cmp        x9, x11
    ccmp      x10, x12, 0, eq
    ldp        x9, x10, [x0, 16]
    ldp       x11, x12, [x1, 16]
    ccmp       x9, x11, 0, eq
    ccmp      x10, x12, 0, eq
    cset       x0, eq
    ret

我找到的资源

Procedure Call Standard for the ARM 64-bit Architecture (AArch64) 文档的第 5.1.1 节解释了过程调用期间每个寄存器的用途。
iOS具体deviations.
iOS Assembler Directives.

问题

我已经使用 XCTest 测试了代码，创建了两个随机数，运行 Swift 和它们的 Asm 实现，并验证两者报告相同的结果。代码似乎是正确的。

在 asm 文件中：.align 似乎是为了优化 - 这真的有必要吗？如果是，对齐的正确值是多少？
是否有任何来源清楚地解释了我的特定函数签名的调用约定是怎样的？

一个。我怎么知道输入实际上是通过 x0 和 x1 传递的？

b。我怎么知道在x0中传递输出是正确的？

c。我怎么知道破坏 x9-x12 和状态寄存器是安全的？

d。当我从 C 而不是 Swift 调用函数时，函数的调用方式是否相同？
ARM文档中r8寄存器描述的"Indirect result location register"是什么意思？
除了.globl我还需要其他汇编程序指令吗？
当我设置断点时，调试器似乎对实际位置感到困惑，显示不正确的行等。我做错了什么吗？

Answer 1

程序正确性需要 .align 2 指令。 A64 指令需要在 32 位边界上对齐。
您链接的文档对我来说似乎很清楚，不幸的是，这不是寻求建议的地方。
- 您可以按照第 5.4.2 节（参数传递规则）中给出的说明确定寄存器 lhs 和 rhs 存储在 X0 和 X1 中) 您链接的 ARM 64 位架构 (AArch64) 文档的过程调用标准。由于参数都是指针，因此唯一适用的特定规则是 C.7.
- 您可以按照第 5.5 节给出的说明（结果 Return）确定哪个寄存器用于 return 中的值。这只是让您遵循与参数相同的规则。由于函数 returns 是一个仅适用规则 C.7 的整数，因此该值在 X0 中被 returned。
- 更改寄存器 X9 到 X12 中存储的值是安全的，因为它们在第 5.1.1 节（通用寄存器）table 中被列为临时寄存器
- 真正的问题是函数在 Swift 中的调用方式是否与在 C 中的调用方式相同。过程调用标准文档和您链接的 Apple 特定异常文档都是根据 C 和 C++ 定义的。据推测 Swift 遵循相同的约定，但我不知道 Apple 是否在任何地方明确说明了这一点。
第 5.5 节（结果 Return）中描述了 R8 的用途。当 return 值太大而无法放入用于 return 值的寄存器时使用它。在这种情况下，调用者为 return 值创建一个缓冲区并将其地址放入 R8 中。该函数然后将 return 值复制到该寄存器中。
我认为您的示例汇编程序中不需要任何其他内容。
你问的问题太多了。您应该 post 一个单独的更详细的问题来描述您的问题。

我应该说使用内联汇编编写代码的一个优点是您不必担心这些。类似于以下未经测试的 C 代码应该不会太笨拙：

bool eq256(const UInt256 *lhs, const UInt256 *rhs) {
     const __int128 *lv = (__int128 const *) lhs->value;
     const __int128 *rv = (__int128 const *) rhs->value;

     uint64_t l1, l2, r1, r2, ret;

     asm("ldp       %1, %2, %5\n\t"
         "ldp       %3, %4, %6\n\t"
         "cmp       %1, %3\n\t"
         "ccmp      %2, %4, 0, eq\n\t"
         "ldp       %1, %2, %7\n\t"
         "ldp       %3, %4, %8\r\n"
         "ccmp      %1, %3, 0, eq\n\t"
         "ccmp      %2, %4, 0, eq\n\t"
         "cset      %0, eq\n\t",
         : "=r" (ret), "=r" (l1), "=r" (l2), "=r" (r1), "=r" (r2)
         : "Ump" (lv[0]), "Ump" (rv[0]), "Ump" (lv[1]), "Ump" (rv[1])
         : "cc")

     return ret;
}

好吧，也许它有点笨拙。

64 位 iOS (A64) 上的汇编器

Assembler on 64-bit iOS (A64)

ios

swift

assembly

calling-convention

arm64