如何理解PowerPC stwbrx的這個GNU C內聯匯編宏

Question

這基本上是在傳輸消息緩沖區時執行緩沖區的交換。 這句話讓我感到困惑（因為我不熟悉c中的嵌入式匯編代碼）。 這是一個power pc指令

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

Answer 1

除了因為一個bug而不安全之外，這個宏的效率也低於編譯器為你生成的效率。

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stwbrx = 存儲字字節反轉 。 x代表索引。

在GNU C中你不需要內聯asm，你可以使用__builtin_bswap32讓編譯器為你發出這個指令。

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編譯，我們從兩個函數（Godbolt編譯器資源管理器）獲得相同的代碼：

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

但是對於更復雜的地址（存儲到p[off] ，其中off是整數函數arg），編譯器知道如何使用兩個寄存器輸入，而宏強制編譯器將地址放在一個寄存器中：

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

順便說一句，如果您在理解GNU C內聯asm模板時遇到問題，查看編譯器的asm輸出可能是查看替換內容的有用方法。請參閱如何從GCC / clang程序集輸出中刪除“noise”？ 有關讀取編譯器asm輸出的更多信息。

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還要注意這個宏是錯誤的：它缺少商店的"memory"破壞 。 是的，你仍然需要asm volatile 。 編譯器不會假設*dest_addr被修改，除非你告訴它，所以它可以在此insn之前提升*dest_addr的非易失性加載，或者更可能是真正的問題，在它之后接收存儲。 （例如，如果在使用此存儲器將存儲器歸零之前，編譯器可能在此指令之后實際為零。）

您可以告訴編譯器您使用=m" (*dest_addr)操作數修改哪個內存位置，或者作為偽操作數或者在尋址模式上使用約束，而不是"memory" clobber（並且也省略volatile ）您可以將它用作reg+reg 。（IDK PPC足以知道"=m"通常會擴展到什么。）

在大多數情況下，這個bug不會咬你，但它仍然是一個bug。 升級您的編譯器版本或使用鏈接時優化可能會使您的程序錯誤，沒有源級別的更改。

這種事情是為什么https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm

另請參見https://stackoverflow.com/tags/inline-assembly/info 。

Answer 2

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

這部分應該清楚

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

這是實際的內聯匯編：

兩個值傳遞給匯編代碼; 匯編代碼中沒有返回任何值（這是實際匯編代碼之后的冒號）。

兩個參數都在寄存器（ "r" ）中傳遞。 表達式%0將被包含data值的寄存器替換，而表達式%1將被包含dest_addr值的寄存器替換（在這種情況下將是指針）。

這里的volatile意味着匯編代碼必須在此時執行，不能移動到其他地方。

因此，如果您在C源代碼中使用以下代碼：

ASMSWAP(&a, b);

...將生成以下匯編代碼：

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

所以，第一個參數stwbrx指令的值b和最后一個參數是地址a 。

stwbrx x, 0, y

該指令將寄存器x的值寫入寄存器y存儲的地址; 但是它將值寫入“反向端”（在大端CPU上它寫入值“little endian”）。

以下代碼：

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

...因此應該導致a = 0x78563412 。