使用内联汇编优化 C++ 代码时出错
Error when optimizing C++ code with inline assembly
我正在尝试学习内联汇编并且我在汇编中实现了 Euclid 算法!现在,当我尝试 运行 我的代码时
g++ filename -O1
它正在编译并且 运行 正常但是当我尝试对
做同样的事情时
clang++-3.6 filename -O1
代码正在编译但产生分段错误!
当我尝试使用 -O2
或更高的标志 运行 我的代码时,gcc
和 clang
也会产生编译时错误!
g++错误
eculid.cpp: Assembler messages:
eculid.cpp:19: Error: symbol `CONTD' is already defined
eculid.cpp:19: Error: symbol `DONE' is already defined
clang 错误
eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
"movl %1, %%eax;"
^
<inline asm>:1:34: note: instantiated into assembly here
movl %eax, %eax;movl %ecx, %ebx;CONTD: cmpl [=13=], %ebx;je DONE;xor...
^
eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
"movl %1, %%eax;"
^
<inline asm>:1:132: note: instantiated into assembly here
...%edx;idivl %ebx;movl %ebx, %eax;movl %edx, %ebx;jmp CONTD;DONE: movl %ea...
^
2 errors generated.
这是我的代码
#include <iostream>
using namespace std;
int gcd(int var1, int var2) {
int result = 0;
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD: cmpl [=14=], %%ebx;"
"je DONE;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD;"
"DONE: movl %%eax, %0;"
:"=r"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
);
return result;
}
int main(void) {
int first = 0, second = 0;
cin >> first >> second;
cout << "GCD is: " << gcd(first, second) << endl;
return 0;
}
你可以检查我的代码here(我的编译器产生了同样的错误)
只是将其放入答案表中以便关闭问题(如果它回答了您的问题,请单击该答案旁边的复选标记),最简单的是,您需要像这样更改代码:
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD%=: cmpl [=10=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=: movl %%eax, %0;"
:"=r"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
: "eax", "ebx", "edx", "cc"
);
使用 %= 为标识符添加唯一编号以避免冲突。由于寄存器和标志的内容正在被修改,因此您需要通过 'clobbering' 它们将这一事实告知编译器。
但是您还可以执行其他操作,使它更快、更干净。例如,不用在最后做 movl %%eax, %0
,你可以告诉 gcc 当块退出时 result
将在 eax 中:
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD%=: cmpl [=11=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=:"
:"=a"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
: "ebx", "edx", "cc"
);
同样,您可以告诉 gcc 在调用块之前为您将 var1 和 var2 放入 eax 和 ebx,而不是您在块内手动执行:
__asm__ (
"CONTD%=: cmpl [=12=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=:"
:"=a"(result), "+b"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
此外,由于您(大概)在调用 gcd 时将始终使用结果,因此 volatile 是不必要的。如果您不使用结果,那么无论如何都没有必要强制完成计算。
正如所写,此语句的 -S 输出将是很长的一行,使调试变得困难。这将我们带到:
__asm__ (
"CONTD%=: \n\t"
"cmpl [=13=], %%ebx \n\t"
"je DONE%= \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %%ebx \n\t"
"movl %%ebx, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %%ebx \n\t"
"jmp CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+b"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
而且我认为没有特别的理由强制 gcc 使用 ebx。如果我们让 gcc 选择它自己的寄存器(通常提供最好的性能),那给我们:
__asm__ (
"CONTD%=: \n\t"
"cmpl [=14=], %1 \n\t"
"je DONE%= \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %1 \n\t"
"movl %1, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %1 \n\t"
"jmp CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+r"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
最后,避免循环完成时的额外跳转给我们:
__asm__ (
"cmpl [=15=], %1 \n\t"
"je DONE%= \n"
"CONTD%=: \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %1 \n\t"
"movl %1, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %1 \n\t"
"cmpl [=15=], %1 \n\t"
"jne CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+r"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
查看 gcc 的 -S 输出,这给了我们:
/APP
cmpl [=16=], %ecx
je DONE31
CONTD31:
xorl %edx, %edx
idivl %ecx
movl %ecx, %eax
movl %edx, %ecx
cmpl [=16=], %ecx
jne CONTD31
DONE31:
/NO_APP
与原始代码相比,此代码使用更少的寄存器、执行更少的跳转和更少的 asm 指令。 FWIW.
有关 %=、clobbers 等的详细信息,请查看官方 gcc docs for inline asm。
我想我应该问问你为什么觉得有必要用 asm 写这个而不是用 c 来写,但我假设你有一个很好的理由。
我正在尝试学习内联汇编并且我在汇编中实现了 Euclid 算法!现在,当我尝试 运行 我的代码时
g++ filename -O1
它正在编译并且 运行 正常但是当我尝试对
做同样的事情时clang++-3.6 filename -O1
代码正在编译但产生分段错误!
当我尝试使用 -O2
或更高的标志 运行 我的代码时,gcc
和 clang
也会产生编译时错误!
g++错误
eculid.cpp: Assembler messages:
eculid.cpp:19: Error: symbol `CONTD' is already defined
eculid.cpp:19: Error: symbol `DONE' is already defined
clang 错误
eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
"movl %1, %%eax;"
^
<inline asm>:1:34: note: instantiated into assembly here
movl %eax, %eax;movl %ecx, %ebx;CONTD: cmpl [=13=], %ebx;je DONE;xor...
^
eculid.cpp:7:5: error: invalid symbol redefinition
"movl %1, %%eax;"
^
<inline asm>:1:132: note: instantiated into assembly here
...%edx;idivl %ebx;movl %ebx, %eax;movl %edx, %ebx;jmp CONTD;DONE: movl %ea...
^
2 errors generated.
这是我的代码
#include <iostream>
using namespace std;
int gcd(int var1, int var2) {
int result = 0;
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD: cmpl [=14=], %%ebx;"
"je DONE;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD;"
"DONE: movl %%eax, %0;"
:"=r"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
);
return result;
}
int main(void) {
int first = 0, second = 0;
cin >> first >> second;
cout << "GCD is: " << gcd(first, second) << endl;
return 0;
}
你可以检查我的代码here(我的编译器产生了同样的错误)
只是将其放入答案表中以便关闭问题(如果它回答了您的问题,请单击该答案旁边的复选标记),最简单的是,您需要像这样更改代码:
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD%=: cmpl [=10=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=: movl %%eax, %0;"
:"=r"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
: "eax", "ebx", "edx", "cc"
);
使用 %= 为标识符添加唯一编号以避免冲突。由于寄存器和标志的内容正在被修改,因此您需要通过 'clobbering' 它们将这一事实告知编译器。
但是您还可以执行其他操作,使它更快、更干净。例如,不用在最后做 movl %%eax, %0
,你可以告诉 gcc 当块退出时 result
将在 eax 中:
__asm__ __volatile__ (
"movl %1, %%eax;"
"movl %2, %%ebx;"
"CONTD%=: cmpl [=11=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=:"
:"=a"(result)
:"r"(var1), "r"(var2)
: "ebx", "edx", "cc"
);
同样,您可以告诉 gcc 在调用块之前为您将 var1 和 var2 放入 eax 和 ebx,而不是您在块内手动执行:
__asm__ (
"CONTD%=: cmpl [=12=], %%ebx;"
"je DONE%=;"
"xorl %%edx, %%edx;"
"idivl %%ebx;"
"movl %%ebx, %%eax;"
"movl %%edx, %%ebx;"
"jmp CONTD%=;"
"DONE%=:"
:"=a"(result), "+b"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
此外,由于您(大概)在调用 gcd 时将始终使用结果,因此 volatile 是不必要的。如果您不使用结果,那么无论如何都没有必要强制完成计算。
正如所写,此语句的 -S 输出将是很长的一行,使调试变得困难。这将我们带到:
__asm__ (
"CONTD%=: \n\t"
"cmpl [=13=], %%ebx \n\t"
"je DONE%= \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %%ebx \n\t"
"movl %%ebx, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %%ebx \n\t"
"jmp CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+b"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
而且我认为没有特别的理由强制 gcc 使用 ebx。如果我们让 gcc 选择它自己的寄存器(通常提供最好的性能),那给我们:
__asm__ (
"CONTD%=: \n\t"
"cmpl [=14=], %1 \n\t"
"je DONE%= \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %1 \n\t"
"movl %1, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %1 \n\t"
"jmp CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+r"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
最后,避免循环完成时的额外跳转给我们:
__asm__ (
"cmpl [=15=], %1 \n\t"
"je DONE%= \n"
"CONTD%=: \n\t"
"xorl %%edx, %%edx \n\t"
"idivl %1 \n\t"
"movl %1, %%eax \n\t"
"movl %%edx, %1 \n\t"
"cmpl [=15=], %1 \n\t"
"jne CONTD%= \n"
"DONE%=:"
: "=a"(result), "+r"(var2)
: "a"(var1)
: "edx", "cc"
);
查看 gcc 的 -S 输出,这给了我们:
/APP
cmpl [=16=], %ecx
je DONE31
CONTD31:
xorl %edx, %edx
idivl %ecx
movl %ecx, %eax
movl %edx, %ecx
cmpl [=16=], %ecx
jne CONTD31
DONE31:
/NO_APP
与原始代码相比,此代码使用更少的寄存器、执行更少的跳转和更少的 asm 指令。 FWIW.
有关 %=、clobbers 等的详细信息,请查看官方 gcc docs for inline asm。
我想我应该问问你为什么觉得有必要用 asm 写这个而不是用 c 来写,但我假设你有一个很好的理由。