关于arch/arm64/include/asm/atomic.h的atomic_add函数的问题
Questions on atomic_add function of arch/arm64/include/asm/atomic.h
我对 Linux 基于内核的 C 编码风格还很陌生。我试图从“arch/arm64/include/asm/atomic.h”文件中理解“atomic_add”函数的以下实现（here.
的第 112-124 行）
static inline void atomic_add(int i, atomic_t *v)
{
unsigned long tmp;
int result;
asm volatile("// atomic_add\n"
"1: ldxr %w0, %2\n"
" add %w0, %w0, %w3\n"
" stxr %w1, %w0, %2\n"
" cbnz %w1, 1b"
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Q" (v->counter)
: "Ir" (I));
}
请帮助我理解以下问题。
%w0 或 %w3 是什么意思？我知道 %2 指的是计数器值。
%w0 是指（结果）变量还是通用寄存器？
约束字符串“Ir”是否代表“立即注册”？
w 是一个模板修饰符。它导致内联汇编包含寄存器的 32 位名称（w0 等），而不是默认的 64 位名称（x0）。请参阅 documentation linked by David Wohlferd. You can also try it 并注意，如果您编写 %0 而不是 %w0，则生成的指令使用 64 位 x 寄存器。这不是您想要的，因为这些应该是 32 位加载和存储。
两者都有。与 GCC 风格的扩展汇编一样，%w0 指的是内联汇编的操作数 0（如前所述，w 修饰符使用其 32 位名称）。这是用 "=&r" (result) 声明的那个。由于约束是 r，这个操作数将被分配一个通用寄存器，并且在 asm 代码中所有提及的 %0（分别是 %w0）将被替换为该寄存器的名称登记。在上面的 Godbolt 示例中，编译器选择了 x9（分别为 w9）。
(result)的意思是在asm语句之后，编译器应该把w9中剩下的任何东西存入变量result中。它可以通过存储到内存或将 mov 存储到用于 result 的任何寄存器来执行此操作，或者它可以只在该变量本身中分配 result。幸运的话，优化器应该选择后者；并且由于 result 在 asm 之后没有被用于任何东西，它不应该对该寄存器做任何进一步的事情。因此，实际上，带有以后未使用的变量的输出操作数是一种告诉编译器“请选择一个我可以用作临时寄存器的寄存器”的方式。
这是两个约束，I和r。约束由 GCC 记录：simple and machine-specific，当给出多个约束时，编译器可以选择满足其中任何一个。
I 要求一个适合在 AArch64 add 指令中使用的立即数，即一个 12 位零扩展数，可选择移动 12 位，这是一个编译时常量。如您所知，r 要求通用寄存器。因此，如果您编写 atomic_add(1, &c) 或 atomic_add(1+1+1, &c) 或 atomic_add(4095, &c) 或 atomic_add(4096, &c) 中的任何一个，asm 语句的第二行将作为立即数 add 指令，将您的常量直接编码到指令中： add w9, w9, #1 等等。但是如果你写 atomic_add(4097, &c) 或 atomic_add(my_variable, &c)，编译器将在 asm 之前生成额外的代码来将适当的值加载到某个寄存器（比如 w13）并发出 add w9, w9, w13 在你的 asm 里面。这让编译器尽可能地生成更高效的立即数 add，同时通常仍能获得正确的代码。
我对 Linux 基于内核的 C 编码风格还很陌生。我试图从“arch/arm64/include/asm/atomic.h”文件中理解“atomic_add”函数的以下实现（here.
的第 112-124 行）static inline void atomic_add(int i, atomic_t *v)
{
unsigned long tmp;
int result;
asm volatile("// atomic_add\n"
"1: ldxr %w0, %2\n"
" add %w0, %w0, %w3\n"
" stxr %w1, %w0, %2\n"
" cbnz %w1, 1b"
: "=&r" (result), "=&r" (tmp), "+Q" (v->counter)
: "Ir" (I));
}
请帮助我理解以下问题。
%w0 或 %w3 是什么意思？我知道 %2 指的是计数器值。
%w0 是指（结果）变量还是通用寄存器？
约束字符串“Ir”是否代表“立即注册”？
w是一个模板修饰符。它导致内联汇编包含寄存器的 32 位名称（w0等），而不是默认的 64 位名称（x0）。请参阅 documentation linked by David Wohlferd. You can also try it 并注意，如果您编写%0而不是%w0，则生成的指令使用 64 位x寄存器。这不是您想要的，因为这些应该是 32 位加载和存储。两者都有。与 GCC 风格的扩展汇编一样，
%w0指的是内联汇编的操作数 0（如前所述，w修饰符使用其 32 位名称）。这是用"=&r" (result)声明的那个。由于约束是r，这个操作数将被分配一个通用寄存器，并且在 asm 代码中所有提及的%0（分别是%w0）将被替换为该寄存器的名称登记。在上面的 Godbolt 示例中，编译器选择了x9（分别为w9）。(result)的意思是在asm语句之后，编译器应该把w9中剩下的任何东西存入变量result中。它可以通过存储到内存或将mov存储到用于result的任何寄存器来执行此操作，或者它可以只在该变量本身中分配result。幸运的话，优化器应该选择后者；并且由于result在asm之后没有被用于任何东西，它不应该对该寄存器做任何进一步的事情。因此，实际上，带有以后未使用的变量的输出操作数是一种告诉编译器“请选择一个我可以用作临时寄存器的寄存器”的方式。这是两个约束，
I和r。约束由 GCC 记录：simple and machine-specific，当给出多个约束时，编译器可以选择满足其中任何一个。I要求一个适合在 AArch64add指令中使用的立即数，即一个 12 位零扩展数，可选择移动 12 位，这是一个编译时常量。如您所知，r要求通用寄存器。因此，如果您编写atomic_add(1, &c)或atomic_add(1+1+1, &c)或atomic_add(4095, &c)或atomic_add(4096, &c)中的任何一个，asm语句的第二行将作为立即数add指令，将您的常量直接编码到指令中：add w9, w9, #1等等。但是如果你写atomic_add(4097, &c)或atomic_add(my_variable, &c)，编译器将在asm之前生成额外的代码来将适当的值加载到某个寄存器（比如w13）并发出add w9, w9, w13在你的asm里面。这让编译器尽可能地生成更高效的立即数add，同时通常仍能获得正确的代码。