Question

我想创建一个函数，用于添加两个带有溢出检测的16位整数。我有便携式c写的通用变体。但是通用变量对于x86目标不是最佳的，因为CPU在执行ADD / SUB / etc时会在内部计算溢出标志。当然，有__builtin_add_overflow()，但在我的情况下，它会产生一些样板。所以我写下面的代码：

#include <cstdint>

struct result_t
{
    uint16_t src;
    uint16_t dst;
    uint8_t  of;
};

static void add_u16_with_overflow(result_t& r)
{
    char of, cf;
    asm (
        " addw %[dst], %[src] " 
        : [dst] "+mr"(r.dst)//, "=@cco"(of), "=@ccc"(cf)
        : [src] "imr" (r.src) 
        : "cc"
        );

    asm (" seto %0 " : "=rm" (r.of) );

}

uint16_t test_add(uint16_t a, uint16_t b)
{
    result_t r;
    r.src = a;
    r.dst = b;
    add_u16_with_overflow(r);
    add_u16_with_overflow(r);

    return (r.dst + r.of); // use r.dst and r.of for prevent discarding
}

我玩https://godbolt.org/g/2mLF55（gcc 7.2 -O2 -std = c ++ 11）并且结果

test_add(unsigned short, unsigned short):
  seto %al 
  movzbl %al, %eax
  addw %si, %di 
  addw %si, %di 
  addl %esi, %eax
  ret

因此，seto %0被重新排序。似乎gcc认为两个随后的asm()语句之间没有依赖关系。并且“cc”clobber对标志依赖没有任何影响。

我不能使用volatile因为seto %0或整个函数可以（并且必须）优化，如果不使用结果（或结果的某些部分）。

我可以为r.dst：asm (" seto %0 " : "=rm" (r.of) : "rm"(r.dst) );添加依赖项，并且不会重新排序。但它不是一个“正确的东西”，编译器仍然可以在add和seto语句之间插入一些代码更改标志（但不能更改r.dst）。

有没有办法说“这个asm（）语句改变了一些cpu标志”和“这个asm（）使用一些cpu标志”用于语句之间的依赖并防止重新排序？

Answer 1

我没有看过__builtin_add_overflow的gcc输出，但它有多糟糕？ @David's建议使用它，https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm通常很好，特别是如果您担心这会如何优化。 asm击败不断传播和其他一些事情。

此外，如果您要使用ASM，请注意att语法是add %[src], %[dst]操作数顺序。有关详细信息，请参阅the tag wiki，除非您始终使用-masm=intel构建代码。

有没有办法说“这个asm（）语句改变了一些cpu标志”和“这个asm（）使用一些cpu标志”用于语句之间的依赖并防止重新排序？

没有。 将标志消耗指令（seto）放在与生成标志的指令相同的asm块中。 asm语句可以根据需要使用许多输入和输出操作数，仅受寄存器分配困难的限制（但多个存储器输出可以使用具有不同偏移的相同基址寄存器）。无论如何，包含add的语句上的额外只写输出不会导致任何低效率。

我打算建议如果你想从一条指令输出多个标志，请使用LAHF从FLAGS加载AH。但这不包括OF，只包括其他条件代码。这通常是不方便的，并且看起来像是一个糟糕的设计选择，因为有some unused reserved bits in the low 8 of EFLAGS/RFLAGS，因此OF可以与CF，SF，ZF，PF和AF一起处于低8。但由于情况并非如此，setc + seto可能比pushf /重新加载更好，但这值得考虑。

即使有flag-input的语法（就像有flag-output一样），但是让gcc插入一些自己的非标志修改指令会有很少的非常（例如lea或mov）在两个单独的asm语句之间。

你不希望它们重新排序或任何东西，所以将它们放在相同的asm语句中是最有意义的。即使在有序CPU中，add也是低延迟，因此将依赖指令放在其后不是一个很大的瓶颈。

而BTW，如果溢出是一种不能正常发生的错误情况，jcc可能会更有效。但遗憾的是GNU C asm goto不支持输出操作数。您可以在内存中使用指针输入并修改dst（并使用"memory" clobber），但强制存储/重新加载比使用setc或seto生成更多编译器生成的test / jnz的输入。

如果你还不需要输出，可以在return true和return false语句上放置C标签，这些语句（在内联之后）会将你的代码变成jcc到编译器的任何地方想要布置if()的分支。例如看看Linux是如何做到的:(在我发现的这两个例子中有额外的复杂因素）：setting up to patch the code在启动时检查一次CPU功能，或者在arch_static_branch中检查跳转表的部分。）

gcc内联asm x86 CPU标志作为输入依赖

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