Question

我正在研究CSAPP的练习3.61，该练习要求编写一个非常简单的函数，以在尝试取消引用之前检查指针是否为NULL，这应该基于条件移动指令而不是跳转。这是我在网上找到的示例：

long cond(long* p) {
    return (!p) ? 0 : *p;
}

根据声明，该函数可以编译为以下程序集：

cond:
    xor eax, eax
    test rdi, rdi
    cmovne rax, QWORD PTR [rdi]
    ret

我正在WSL的Ubuntu 18.04上运行GCC 7.3.0（来自APT软件包gcc/bionic-updates,now 4:7.3.0-3ubuntu2.1 amd64）。该计算机在Intel Coffee Lake（即第八代Core-i）处理器上运行。

我尝试了以下命令：

gcc -S a.c -O3
gcc -S a.c -O3 -march=x86-64
gcc -S a.c -O3 -march=core2
gcc -S a.c -O3 -march=k8

老实说，我无法观察到生成的a.s文件中的任何差异，因为它们看起来都一样

cond:
    xorl    %eax, %eax
    testq   %rdi, %rdi
    je      .L1
    movq    (%rdi), %rax
.L1:
    ret

是否有可能将这种功能编译为有条件的动作而不会跳转？

编辑：如评论中所述，CMOVxx系列指令无条件地加载操作数，并且只有实际的赋值操作是有条件的，因此运气*p（或(%rdi)）作为CMOV的源操作数，对吗？

有关索赔this page，但我认为这是无效的。

Answer 1

这是无分支版本：

inline long* select(long* p, long* q) {
    uintptr_t a = (uintptr_t)p;
    uintptr_t b = (uintptr_t)q;
    uintptr_t c = !a;
    uintptr_t r = (a & (c - 1)) | (b & (!c - 1));
    return (long*)r;
}

long cond(long* p) {
    long t = 0;
    return *select(p, &t);
}

gcc-8.2的组装：

cond(long*):
        mov     QWORD PTR [rsp-8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        sete    al
        lea     rdx, [rax-1]
        neg     rax
        and     rdi, rdx
        lea     rdx, [rsp-8]
        and     rax, rdx
        or      rdi, rax
        mov     rax, QWORD PTR [rdi]
        ret

组装clang-7：

cond(long*):                              # @cond(long*)
        mov     qword ptr [rsp - 8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        lea     rcx, [rsp - 8]
        cmovne  rcx, rax
        or      rcx, rdi
        mov     rax, qword ptr [rcx]
        ret

在取消引用指针之前对NULL检查执行条件移动指令

1 个答案: