Question

我知道何时使用补鞋匠列表（例如列出在程序集中修改的寄存器，以便它不被选择用作输入寄存器等），但我无法绕过早期约束&。如果列出输出，那是否已经意味着输入不能使用所选寄存器（除了匹配数字约束）？

例如：

asm(
    "movl $1, %0;"
    "addl $3, %0;"
    "addl $4, %1;"
    "addl %1, %0;"
    : "=g"(num_out)
    : "g"(num_in)
    :
);

输出变量甚至需要&吗？编译器应该知道为输出选择的寄存器，因此知道不要将它用作输入。

Answer 1

默认情况下，编译器假定在写入任何输出寄存器之前将消耗所有输入，因此允许它们使用相同的寄存器。这样可以在可能的情况下获得更好的代码，但如果假设是错误的，事情将会灾难性地失败。 “早期clobber”标记是一种告诉编译器在输出所有输入之前将写入此输出的方法，因此它不能与任何输入共享寄存器。

Answer 2

基本教育示例

在这里，我提供了一个简单的教育示例，试图使https://stackoverflow.com/a/15819941/895245所提到的内容更加清楚。

此代码在实践中当然没有用，可以通过一条lea 1(%q[in]), %out指令来更有效地实现。

main.c

#include <assert.h>
#include <inttypes.h>

int main(void) {
    uint64_t in = 1;
    uint64_t out;
    __asm__ (
        "mov %[in], %[out];" /* out = in */
        "inc %[out];"        /* out++ */
        "mov %[in], %[out];" /* out = in */
        "inc %[out];"        /* out++ */
        : [out] "=&r" (out)
        : [in] "r" (in)
        :
    );
    assert(out == 2);
}

编译并运行：

gcc -ggdb3 -std=c99 -O3 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c
./main.out

该程序是正确的，并且断言通过了，因为&强制编译器为in和out选择不同的寄存器。

这是因为&告诉编译器在写入in之后可能会使用out，实际上就是这种情况。

因此，不错误地修改in的唯一方法是将in和out放在不同的寄存器中。

反汇编：

gdb -nh -batch -ex 'disassemble/rs main' main.out

包含：

   0x0000000000001055 <+5>:     48 89 d0        mov    %rdx,%rax
   0x0000000000001058 <+8>:     48 ff c0        inc    %rax
   0x000000000000105b <+11>:    48 89 d0        mov    %rdx,%rax
   0x000000000000105e <+14>:    48 ff c0        inc    %rax

这表明GCC为rax选择了out，为rdx选择了in。

但是，如果我们删除&，则行为未指定。

在我的测试系统中，断言实际上失败了，因为编译器试图使寄存器的使用最小化，并编译为：

   0x0000000000001055 <+5>:     48 89 c0        mov    %rax,%rax
   0x0000000000001058 <+8>:     48 ff c0        inc    %rax
   0x000000000000105b <+11>:    48 89 c0        mov    %rax,%rax
   0x000000000000105e <+14>:    48 ff c0        inc    %rax

因此，rax和in都使用out。

其结果是out增加了两次，并且最后等于3而不是2。

在Ubuntu 18.10 amd64，GCC 8.2.0中进行了测试。

更多实用示例

multiplication implicit output registers
非硬编码的暂存寄存器：GCC: Prohibit use of some registers

何时在扩展GCC内联汇编中使用earlyclobber约束？

2 个答案: