在扩展GCC汇编中，多个输入和输出操作数的正确使用是什么？

Question

在扩展GCC汇编中，多个输入和输出操作数的正确使用是什么？

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如何在扩展GCC asm中正确使用多个输入和输出操作数的寄存器约束？考虑我问题的最小版本。以下是GCC中AT&T语法的简短扩展asm代码：

    int input0 = 10;
    int input1 = 15;
    int output0 = 0;
    int output1 = 1;

    asm volatile("mov %[input0], %[output0]\t\n"
                 "mov %[input1], %[output1]\t\n"
                 : [output0] "=r" (output0), [output1] "=r" (output1)
                 : [input0] "r" (input0), [input1] "r" (input1)
                 :);

    printf("output0: %d\n", output0);
    printf("output1: %d\n", output1);

根据https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html，语法似乎是正确的。然而，我可能忽略了某些东西或犯了一些微不足道的错误，但出于某种原因我看不到。

GCC 5.3.0 p1.0（没有编译器参数）的输出为：

output0: 10
output1: 10

期望的输出是：

output0: 10
output1: 15

在GDB中查看它的结果是：

这段代码将eax加载为input0，edx加载为input1。然后用eax覆盖edx，用edx覆盖eax，使它们相等。最后将它们写回到output0和output1中。如果使用内存约束（=m）而不是寄存器约束（=r）来输出，则会得到预期的输出，并且汇编代码看起来更合理。

- AttributedTensorField

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你可能需要查看早期占位符和修饰符。特别是我有一种感觉，你需要使用=&r来处理输出操作数，因为该寄存器在汇编模板的最后一条指令之前被修改。_GCC_会认为它可以将该寄存器作为输入再次使用。&将防止早期占位符分配的寄存器被用作输入寄存器。 - Michael Petch

您可能还想考虑在输入操作数上使用g约束，而不是r。由于输出仅定义为寄存器，并且模板中的mov指令可以接受至少一个内存或立即值操作数，因此使用g可以让编译器有机会执行其他优化。g约束的文档说明为_允许任何寄存器、内存或立即整数操作数，但不包括非通用寄存器_。 - Michael Petch

特别是如果您使用 g 作为输入操作数约束，编译器应该能够意识到某些输入实际上是常量（立即）值，这应该可以实现一些代码简化。如果您使用 GCC 编译并使用 -O3 优化级别，可以更好地看到这些优化。 - Michael Petch

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@MichaelPetch 如果您想完全枚举允许的操作数并为编译器提供最大的灵活性，您将使用"=r,r,rm,rm", "=r,rm,r,rm" : "g,g,ri,ri", "g,ri,g,ri"。 - Ross Ridge

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Ross Ridge · Accepted Answer

问题在于GCC假定所有输出操作数都仅在指令末尾被写入，即在消耗所有输入操作数之后。这意味着它可以使用相同的操作数（例如寄存器）作为输入操作数和输出操作数，这就是此处发生的情况。解决方法是使用早期破坏约束标记[output0]，以便GCC知道其在asm语句结束之前被写入。

例如：

 asm volatile("mov %[input0], %[output0]\t\n"
              "mov %[input1], %[output1]\t\n"
              : [output0] "=&r" (output0), [output1] "=r" (output1)
              : [input0] "r" (input0), [input1] "r" (input1)
              :);

您不需要将[output1]标记为早期clobber，因为它只在指令末尾被写入，所以如果它使用与[input0]或[input1]相同的寄存器，这并不重要。