使用 gcc -O1 优化检查 unsigned int 中是否设置了第 31 位

Question

我正在使用 gcc 为 32 位处理器编译 C 代码。它在 -O0 优化下工作正常，但是在 -O1 下（也尝试过 -Ofast）它会产生不正确的输出。

void foo()
{
    volatile unsigned int *reg = (volatile unsigned int *)0x1000;
    unsigned int reg_value;
    unsigned int busy;

    do {
        reg_value = *reg;
        busy = (reg_value & 0x80000000U);
    } while (busy == 0);
}

使用 -O1 编译器生成：

1030cea6 <foo>:
1030cea6:   a1 00 10 00 00          mov    0x1000,%eax
1030ceab:   85 c0                   test   %eax,%eax
1030cead:   79 f7                   jns    1030cea6 <foo>
1030ceaf:   c3                      ret

此输出的问题是 'test %eax,%eax' 检查所有 32 位，而不仅仅是位 31。

使用 -O0 编译器生成：

10312b6d:   55                      push   %ebp
10312b6e:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
10312b70:   83 ec 10                sub    [=12=]x10,%esp
10312b73:   c7 45 fc 00 10 00 00    movl   [=12=]x1000,-0x4(%ebp)
10312b7a:   8b 45 fc                mov    -0x4(%ebp),%eax
10312b7d:   8b 00                   mov    (%eax),%eax
10312b7f:   89 45 f8                mov    %eax,-0x8(%ebp)
10312b82:   8b 45 f8                mov    -0x8(%ebp),%eax
10312b85:   25 00 00 00 80          and    [=12=]x80000000,%eax
10312b8a:   89 45 f4                mov    %eax,-0xc(%ebp)
10312b8d:   83 7d f4 00             cmpl   [=12=]x0,-0xc(%ebp)
10312b91:   74 e7                   je     10312b7a <foo+0xd>
10312b93:   90                      nop
10312b94:   c9                      leave
10312b95:   c3                      ret

这个输出看起来不错，因为 and [=19=]x80000000,%eax 将检查限制在第 31 位。

如果我更改代码以检查第 30 位而不是第 31 位 (busy = (reg_value & 0x40000000U))，-O1 会产生正确的输出：

1030cea6:   a1 00 10 00 00          mov    0x1000,%eax
1030ceab:   a9 00 00 00 40          test   [=13=]x40000000,%eax
1030ceb0:   74 f4                   je     1030cea6 <foo>
1030ceb2:   c3                      ret

我猜这与签名有关，但是我的变量都是无符号的。

我的问题是如何使用 -O1?

生成正确的编译器输出（实际上将检查限制为仅第 31 位）

Answer 1

这是一个完全正确的优化。 test eax, eax 会将 SF（符号标志）设置为 eax 的最高有效位；如果 SF = 0，jns 将跳转，因此函数将在未设置 eax 的 MSB 时循环（这正是您想要的）。

Answer 2

所有汇编器输出都是正确的。 jns 如果未设置符号则执行 goto。 test %eax,%eax; 85 c0 比 test [=12=]x80000000,%eax; a9 00 00 00 80 短 - 不错的编译器工作。

使用 gcc -O1 优化检查 unsigned int 中是否设置了第 31 位

Check to see if bit 31 is set in an unsigned int with gcc -O1 optimization

c

assembly

gcc

x86

bit