Question

查看以下代码的汇编输出时（无优化，-O2和-O3产生非常相似的结果）：

int main(int argc, char **argv)
{
    volatile float f1 = 1.0f;
    volatile float f2 = 2.0f;

    if(f1 > f2)
    {
        puts("+");
    }
    else if(f1 < f2)
    {
        puts("-");
    }

    return 0;
}

GCC做了一些我很难跟进的事情：

.LC2:
    .string "+"
.LC3:
    .string "-"
    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
.LFB2:
    pushq   %rbp
.LCFI0:
    movq    %rsp, %rbp
.LCFI1:
    subq    $32, %rsp
.LCFI2:
    movl    %edi, -20(%rbp)
    movq    %rsi, -32(%rbp)
    movl    $0x3f800000, %eax
    movl    %eax, -4(%rbp)
    movl    $0x40000000, %eax
    movl    %eax, -8(%rbp)
    movss   -4(%rbp), %xmm1
    movss   -8(%rbp), %xmm0
    ucomiss %xmm0, %xmm1
    jbe .L9
.L7:
    movl    $.LC2, %edi
    call    puts
    jmp .L4
.L9:
    movss   -4(%rbp), %xmm1
    movss   -8(%rbp), %xmm0
    ucomiss %xmm1, %xmm0
    jbe .L4
.L8:
    movl    $.LC3, %edi
    call    puts
.L4:
    movl    $0, %eax
    leave
    ret

为什么GCC将浮点值移动到xmm0和xmm1两次并且还运行两次ucomiss？

执行以下操作会不会更快？

.LC2:
    .string "+"
.LC3:
    .string "-"
    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
.LFB2:
    pushq   %rbp
.LCFI0:
    movq    %rsp, %rbp
.LCFI1:
    subq    $32, %rsp
.LCFI2:
    movl    %edi, -20(%rbp)
    movq    %rsi, -32(%rbp)
    movl    $0x3f800000, %eax
    movl    %eax, -4(%rbp)
    movl    $0x40000000, %eax
    movl    %eax, -8(%rbp)
    movss   -4(%rbp), %xmm1
    movss   -8(%rbp), %xmm0
    ucomiss %xmm0, %xmm1
    jb  .L8 # jump if less than
    je  .L4 # jump if equal
.L7:
    movl    $.LC2, %edi
    call    puts
    jmp .L4
.L8:
    movl    $.LC3, %edi
    call    puts
.L4:
    movl    $0, %eax
    leave
    ret

我根本不是一个真正的汇编程序员，但对我来说，运行重复指令似乎很奇怪。我的代码版本有问题吗？

更新

如果您删除我最初使用的volatile并将其替换为scanf（），则会得到相同的结果：

int main(int argc, char **argv)
{
    float f1;
    float f2;

    scanf("%f", &f1);
    scanf("%f", &f2);

    if(f1 > f2)
    {
        puts("+");
    }
    else if(f1 < f2)
    {
        puts("-");
    }

    return 0;
}

相应的汇编程序：

.LCFI2:
    movl    %edi, -20(%rbp)
    movq    %rsi, -32(%rbp)
    leaq    -4(%rbp), %rsi
    movl    $.LC0, %edi
    movl    $0, %eax
    call    scanf
    leaq    -8(%rbp), %rsi
    movl    $.LC0, %edi
    movl    $0, %eax
    call    scanf
    movss   -4(%rbp), %xmm1
    movss   -8(%rbp), %xmm0
    ucomiss %xmm0, %xmm1
    jbe .L9
.L7:
    movl    $.LC1, %edi
    call    puts
    jmp .L4
.L9:
    movss   -4(%rbp), %xmm1
    movss   -8(%rbp), %xmm0
    ucomiss %xmm1, %xmm0
    jbe .L4
.L8:
    movl    $.LC2, %edi
    call    puts
.L4:
    movl    $0, %eax
    leave
    ret

最终更新

在回顾了一些后续评论之后，似乎是汉（根据Jonathan Leffler的帖子评论过）发现了这个问题。海湾合作委员会不进行优化不是因为它不能，而是因为我没有告诉它。似乎这一切都归结为IEEE浮点规则并且处理严格的条件GCC不能简单地在第一个UCOMISS之后跳转或者在第一个UCOMISS之后跳转，因为它需要处理浮点数的所有特殊条件。当使用han对-ffast-math优化器的推荐时（没有-Ox标志启用-ffast-math，因为它可以破坏某些程序）GCC正是我正在寻找的东西：

使用GCC 4.3.2“gcc -S -O3 -ffast-math test.c”生成以下程序集。

.LC0:
    .string "%f"
.LC1:
    .string "+"
.LC2:
    .string "-"
    .text
    .p2align 4,,15
.globl main
    .type   main, @function
main:
.LFB25:
    subq    $24, %rsp
.LCFI0:
    movl    $.LC0, %edi
    xorl    %eax, %eax
    leaq    20(%rsp), %rsi
    call    scanf
    leaq    16(%rsp), %rsi
    xorl    %eax, %eax
    movl    $.LC0, %edi
    call    scanf
    movss   20(%rsp), %xmm0
    comiss  16(%rsp), %xmm0
    ja  .L11
    jb  .L12
    xorl    %eax, %eax
    addq    $24, %rsp
    .p2align 4,,1
    .p2align 3
    ret
    .p2align 4,,10
    .p2align 3
.L12:
    movl    $.LC2, %edi
    call    puts
    xorl    %eax, %eax
    addq    $24, %rsp
    ret
    .p2align 4,,10
    .p2align 3
.L11:
    movl    $.LC1, %edi
    call    puts
    xorl    %eax, %eax
    addq    $24, %rsp
    ret

请注意，现在用一个COMISS直接替换两个UCOMISS指令，然后是JA（如果在上面跳转）和JB（如果在下面跳转）。如果你让它使用-ffast-math，GCC能够确定这个优化！

UCOMISS vs COMISS（http://www.softeng.rl.ac.uk/st/archive/SoftEng/SESP/html/SoftwareTools/vtune/users_guide/mergedProjects/analyzer_ec/mergedProjects/reference_olh/mergedProjects/instructions/instruct32_hh /vc315.htm）：“UCOMISS指令与COMISS指令的不同之处在于，只有当源操作数是SNaN时，它才发出无效的SIMD浮点异常信号。如果源操作数是QNaN，则COMISS指令无效。 SNAN“。

再次感谢大家的有益讨论。

Answer 1

~~这是另一个原因：如果你仔细看看它，它就不是同一个表达式。~~

~~他们不是彼此的补充。因此，您无论如何都必须进行两次比较。~~ volatile将强制重新加载值。

编辑:(见评论，我忘了你可以用旗帜做到这一点）

回答新问题：

从编译器的角度来看，将这两个ucomiss组合起来并不是一个完全明显的优化。

为了组合它们，编译器必须：

认识到ucomiss %xmm0, %xmm1与ucomiss %xmm1, %xmm0“相同”。
然后它必须执行一个共同的子表达式消除传递以将其拉出来。

所有这些都需要在编译器执行指令选择之后完成。大多数优化过程都是在指令选择之前完成的。

让我更担心的是，在你摆脱f1之后，为什么f2和volatiles没有被保存在寄存器中。 -O3真的是在给你这个吗？

Answer 2

volatile限定符意味着f1和f2的值可能会以编译器无法检测/期望的方式发生更改，因此每次使用f1和f2时都必须访问内存。 1}}或volatile。生成的代码就是这样 - 所以它是正确的。

如果从任一变量或两个变量中删除f1限定符，则与您获得的代码进行比较和对比。最终，您可能需要从某处读取f2和ucomiss的值，以避免编译器在编译时评估表达式。

在更新的代码中，movss指令会得到两个不同的咒语，尽管前面的ucomiss %xmm0, %xmm1 ucomiss %xmm1, %xmm0指令是相同的：

ucomiss

对于反转条件，if (f1 > f2) if (f1 < f2)指令的操作数顺序颠倒过来：

{{1}}

我不相信优化器正在尽可能优化，但问题是变形超出了我的专业水平。

GCC x86-64装配输出次优，为什么？

2 个答案: