ARMv8浮点输出内联汇编

Question

为了添加两个整数，我写：

int sum;
asm volatile("add %0, x3, x4" : "=r"(sum) : :);

如何用两个浮子做到这一点？ 我试过了：

float sum;
asm volatile("fadd %0, s3, s4" : "=r"(sum) : :);

但这给了我一个错误：

错误：操作数1应该是SIMD向量寄存器-`fadd x0，s3，s4'

有任何想法吗？

Answer 1

因为寄存器在AArch64中可以有多个名称（v0，b0，h0，s0，d0都引用同一个寄存器），所以有必要在打印字符串中添加输出修饰符：

在哥德宝

float foo()
{
    float sum;
    asm volatile("fadd %s0, s3, s4" : "=w"(sum) : :);
    return sum;
}

double dsum()
{
    double sum;
    asm volatile("fadd %d0, d3, d4" : "=w"(sum) : :);
    return sum;
}

将产生：

foo:
        fadd s0, s3, s4 // sum
        ret     
dsum:
        fadd d0, d3, d4 // sum
        ret  

Answer 2

"=r"是GP整数寄存器的约束。

GCC手册声称"=w"是AArch64上FP / SIMD寄存器的约束。 但是，如果尝试这样做，则不会得到v0而不是s0 。 我在这里不知道解决方法，您可能应该报告gcc bugzilla，该手册中记录的约束不适用于标量FP。

在Godbolt上，我尝试了以下来源：

float foo()
{
    float sum;
#ifdef __aarch64__
    asm volatile("fadd %0, s3, s4" : "=w"(sum) : :);   // AArch64
#else
    asm volatile("fadds %0, s3, s4" : "=t"(sum) : :);  // ARM32
#endif
    return sum;
}

double dsum()
{
    double sum;
#ifdef __aarch64__
    asm volatile("fadd %0, d3, d4" : "=w"(sum) : :);   // AArch64
#else
    asm volatile("faddd %0, d3, d4" : "=w"(sum) : :);  // ARM32
#endif
    return sum;
}

clang7.0（及其内置的汇编程序）要求asm实际上是有效的。 但是对于gcc，我们仅编译为asm，而Godbolt对于非x86没有“二进制模式”。

# AArch64 gcc 8.2  -xc -O3 -fverbose-asm -Wall
# INVALID ASM, errors if you try to actually assemble it.
foo:
    fadd v0, s3, s4 // sum
    ret     
dsum:
    fadd v0, d3, d4 // sum
    ret

clang产生相同的asm，并且其内置汇编器错误包括：

<source>:5:18: error: invalid operand for instruction
    asm volatile("fadd %0, s3, s4" : "=w"(sum) : :);
                 ^
<inline asm>:1:11: note: instantiated into assembly here
        fadd v0, s3, s4
             ^

---

在32位ARM上 ， =t"表示单项工作，但是"=w"表示（本手册说您应该使用双精度），gcc也会给您s0 。但是它适用于clang。您必须使用-mfloat-abi=hard和-mcpu=带有FPU的东西，例如-mcpu=cortex-a15

# clang7.0 -xc -O3 -Wall--target=arm -mcpu=cortex-a15 -mfloat-abi=hard
# valid asm for ARM 32
foo:
        vadd.f32        s0, s3, s4
        bx      lr
dsum:
        vadd.f64        d0, d3, d4
        bx      lr

但是gcc失败了：

# ARM gcc 8.2  -xc -O3 -fverbose-asm -Wall -mfloat-abi=hard -mcpu=cortex-a15
foo:
        fadds s0, s3, s4        @ sum
        bx      lr  @
dsum:
        faddd s0, d3, d4        @ sum    @@@ INVALID
        bx      lr  @

因此，对于gcc，可以将=t用于单值，但对于double可以使用%something0修饰符，以将寄存器名称显示为d0而不是s0 ，并输出"=w" 。

---

显然，如果您还添加了约束以指定输入操作数，而不是读取s3和s4中的内容，则这些asm语句仅对语法学习以外的任何事情有用。

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

Answer 3

ARMv7 double： %P修饰符

GCC开发人员在https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=89482#c4告知我正确的ARMv7修饰符加倍了，也许有一天我应该不再懒惰并grep GCC：

main.c中

#include <assert.h>

int main(void) {
    double my_double = 1.5;
    __asm__ (
        "vmov.f64 d0, 1.0;"
        "vadd.f64 %P[my_double], %P[my_double], d0;"
        : [my_double] "+w" (my_double)
        :
        : "d0"
    );
    assert(my_double == 2.5);
}

编译并运行：

sudo apt-get install qemu-user gcc-arm-linux-gnueabihf
arm-linux-gnueabihf-gcc -O3 -std=c99 -ggdb3 -march=armv7-a -marm \
  -pedantic -Wall -Wextra -o main.out main.c
qemu-arm -L /usr/arm-linux-gnueabihf main.out

拆卸包含：

   0x00010320 <+4>:     08 7b b7 ee     vmov.f64        d7, #120        ; 0x3fc00000  1.5
   0x00010324 <+8>:     00 0b b7 ee     vmov.f64        d0, #112        ; 0x3f800000  1.0
   0x00010328 <+12>:    00 7b 37 ee     vadd.f64        d7, d7, d0

在Ubuntu 16.04，GCC 5.4.0，QEMU 2.5.0中进行了测试。

源代码定义点

• ARM： https ： //github.com/gcc-mirror/gcc/blob/gcc-8_2_0-release/gcc/config/arm/arm.c#L22466
• aarch64： https ： //github.com/gcc-mirror/gcc/blob/gcc-8_2_0-release/gcc/config/aarch64/aarch64.c#L6743