如何理解PowerPC stwbrx的这个GNU C内联汇编宏

Question

这基本上是在传输消息缓冲区时执行缓冲区的交换。 这句话让我感到困惑（因为我不熟悉c中的嵌入式汇编代码）。 这是一个power pc指令

#define ASMSWAP32(dest_addr,data) __asm__ volatile ("stwbrx %0, 0, %1" : : "r" (data), "r" (dest_addr))

Answer 1

除了因为一个bug而不安全之外，这个宏的效率也低于编译器为你生成的效率。

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stwbrx = 存储字字节反转 。 x代表索引。

在GNU C中你不需要内联asm，你可以使用__builtin_bswap32让编译器为你发出这个指令。

void swapstore_asm(int a, int *p) {
    ASMSWAP32(p, a);
}

void swapstore_c(int a, int *p) {
    *p = __builtin_bswap32(a);
}

使用gcc4.8.5 -O3 -mregnames编译，我们从两个函数（Godbolt编译器资源管理器）获得相同的代码：

swapstore:
    stwbrx %r3, 0, %r4
    blr
swapstore_c:
    stwbrx %r3,0,%r4
    blr

但是对于更复杂的地址（存储到p[off] ，其中off是整数函数arg），编译器知道如何使用两个寄存器输入，而宏强制编译器将地址放在一个寄存器中：

void swapstore_offset(int a, int *p, int off) {
     = __builtin_bswap32(a);
}

swapstore_offset:
    slwi %r5,%r5,2              # *4 = sizeof(int)
    stwbrx %r3,%r4,%r5          # use an indexed addressing mode, with both registers non-zero
    blr

swapstore_offset_asm:
    slwi %r5,%r5,2
    add %r4,%r4,%r5            # extra instruction forced by using the macro
    stwbrx %r3, 0, %r4
    blr

顺便说一句，如果您在理解GNU C内联asm模板时遇到问题，查看编译器的asm输出可能是查看替换内容的有用方法。请参阅如何从GCC / clang程序集输出中删除“noise”？ 有关读取编译器asm输出的更多信息。

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还要注意这个宏是错误的：它缺少商店的"memory"破坏 。 是的，你仍然需要asm volatile 。 编译器不会假设*dest_addr被修改，除非你告诉它，所以它可以在此insn之前提升*dest_addr的非易失性加载，或者更可能是真正的问题，在它之后接收存储。 （例如，如果在使用此存储器将存储器归零之前，编译器可能在此指令之后实际为零。）

您可以告诉编译器您使用=m" (*dest_addr)操作数修改哪个内存位置，或者作为伪操作数或者在寻址模式上使用约束，而不是"memory" clobber（并且也省略volatile ）您可以将它用作reg+reg 。（IDK PPC足以知道"=m"通常会扩展到什么。）

在大多数情况下，这个bug不会咬你，但它仍然是一个bug。 升级您的编译器版本或使用链接时优化可能会使您的程序错误，没有源级别的更改。

这种事情是为什么https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm

另请参见https://stackoverflow.com/tags/inline-assembly/info 。

Answer 2

#define ASMSWAP32(dest_addr,data) ......

这部分应该清楚

__asm__ volatile ( ... : : "r" (data), "r" (dest_addr))

这是实际的内联汇编：

两个值传递给汇编代码; 汇编代码中没有返回任何值（这是实际汇编代码之后的冒号）。

两个参数都在寄存器（ "r" ）中传递。 表达式%0将被包含data值的寄存器替换，而表达式%1将被包含dest_addr值的寄存器替换（在这种情况下将是指针）。

这里的volatile意味着汇编代码必须在此时执行，不能移动到其他地方。

因此，如果您在C源代码中使用以下代码：

ASMSWAP(&a, b);

...将生成以下汇编代码：

# write the address of a to register 5 (for example)
...
# write the value of b to register 6
...
stwbrx 6, 0, 5

所以，第一个参数stwbrx指令的值b和最后一个参数是地址a 。

stwbrx x, 0, y

该指令将寄存器x的值写入寄存器y存储的地址; 但是它将值写入“反向端”（在大端CPU上它写入值“little endian”）。

以下代码：

uint32 a;
ASMSWAP32(&a, 0x12345678);

...因此应该导致a = 0x78563412 。