Question

我一直在阅读有关在不使用临时变量的情况下交换变量内容的问题，除了着名的xor算法之外，我还发现了x86上汇编的XCHG指令。所以我写了这段代码：

void swap(int *left, int *right){
__asm__ __volatile__(
        "movl %0, %%eax;"
        "movl %1, %%ebx;"
        :
        : "r" (*left), "r" (*right)
    );
__asm__ __volatile__(
        "xchg %eax, %ebx;"
            );
__asm__ __volatile__(
        "movl %%eax, %0;"
        "movl %%ebx, %1;"
        : "=r" (*left), "=r" (*right)
    );}

它确实有效但后来我意识到XCHG指令根本就没有必要。

void swap(int *left, int *right){
__asm__ __volatile__(
        "movl %0, %%eax;"
        "movl %1, %%ebx;"
        :
        : "r" (*left), "r" (*right)
    );
__asm__ __volatile__(
        "movl %%ebx, %0;"
        "movl %%eax, %1;"
        : "=r" (*left), "=r" (*right)
    );}

第二个函数也可以，但似乎没有人提到使用寄存器交换变量，所以这段代码被认为是错误的，实际上它并没有真正正常工作？我错过了什么吗？

我意识到这只适用于x86，但由于大多数人拥有intel x86处理器，这个代码可以用于任何现实世界的编程吗？我意识到这可能不会比使用临时变量的常规交换更快，但我从理论的角度来问。如果在测试或面试期间有人要求我在C中编写一个函数来交换x86机器的值而不使用临时变量，那么这段代码是有效还是完全废话？谢谢你。

Answer 1

有效，是的。根据我的标准，你是一个没有雇用的人。

为什么呢？成本。

std :: swap可以很好地完成工作，并且可能足够快。您的代码将具有更高的维护成本。

由于性能原因，肯定有时候会进入汇编程序这不是其中之一。

Answer 2

首先，您的内联汇编在很多方面都被打破了：

滥用volatile，这并不代表你想要的东西。
你不要告诉编译器你破坏寄存器。（这可以修复）
编译器可以在内联汇编块

对于程序员和编译器来说，内联汇编很难做到正确。

此外，内联汇编可能会在非常小心的情况下进行优化，但它会影响编译器，从而影响优化器的能力（寄存器分配，重新排序等），这通常会导致整体性能下降。我不反对内联汇编（或编译器内在函数），但它需要非常小心的处理，这使得它在大多数情况下都不合理。

Answer 3

std::swap将编译为比此更有效的汇编。

该代码比编译器发出的代码慢，而且损坏。

它在不告知编译器的情况下掩盖了EAX和EBX，尤其是在启用优化的情况下进行编译，很容易失败，但是即使没有优化也不安全。

请参见How to write a short block of inline gnu extended assembly to swap the values of two integer variables?，以获取有关xchg的正确 asm的示例，以及一种更好的版本，该版本仅使用约束条件以零个asm指令交换C变量，由编译器自行确定它要在哪个寄存器中注册哪个C变量。asm("" : "=r" (a), "=r" (b) : "1" (a), "0" (b));

即使您使用带有0条asm语句且正好相反的输入/输出约束的内联asm进行此操作，也仍然会破坏常量传播和范围分析，从而使优化失败。 https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm。我对that answer I linked earlier所做的编辑包括纯C交换，显示了恒定传播在那里起作用，但内联-asm交换都不起作用。

因此，即使是正确编写的版本，也不能用于任何实际用途，只是作为练习/示例，为GNU C内联汇编使用输入/输出约束，以避免一开始mov / end到实际的asm块，并尽可能多地交给编译器。

只有当您做某事时，汇编程序才能取得比您个人更好的表现，Asm才能赢得性能。（C++ code for testing the Collatz conjecture faster than hand-written assembly - why?）

查看正常功能（How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?）的编译器的asm输出，然后查看

以了解更多有关有效组装的原理。

使用寄存器交换值

3 个答案: