避免在汇编中对灵活的第二操作数进行硬数字移位。

Question

避免在汇编中对灵活的第二操作数进行硬数字移位。

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这个问题涉及到 ARM 汇编语言。

我的问题是是否可以使用宏来替换 ASM 代码中的立即数，以便于我不必硬编码数字。

我不确定上面的问题是否清晰明了，因此我将提供一些带有 asm 代码的示例：

在 ARM 上存在一些指令，如 ror 指令(https://developer.arm.com/documentation/dui0473/m/arm-and-thumb-instructions/ror)，其中可以使用一个寄存器值来旋转值，使其达到我们想要的效果：

#define rotate(number, ptr) ({                       \
  asm volatile( \
    "ror %[output], %[output], %1\n" \ 
    : [output]"+r"(ptr) \ // this is the in/output 
    : "r"(number)); \ // this is the rotator
})

现在，让我们来看一下 ARM（https://developer.arm.com/documentation/dui0473/m/arm-and-thumb-instructions/orr）中的 orr 指令。

语法如下：ORR{S}{cond} Rd, Rn, Operand2

其中Operand2是一个灵活的操作数，意味着它可以是一个常量或者带有可选移位的寄存器 (来源: https://www.keil.com/support/man/docs/armasm/armasm_dom1361289851539.htm)

所以像这样的东西就可以工作：

#define orr_test(ptr) ({                       \
  uint64_t __result;                    \
  asm volatile (\
    "orr %0, %1, #4 << 60\n"\
    : "=r" (__result) : "r" (ptr)); \
  __result;                 \
})

然而，我质疑代码行中的#4是否可以被替换为宏。这样一来，我就不必硬编码#4了。但我认为这是不可能的(因为如果处理不当可能会引起严重问题)，但我仍然想问一下，因为我在网上找不到相关信息。

如果我上面提到的任何内容不清楚，请告诉我；谢谢。

编辑(根据要求):

以下是我希望的伪代码实现：

#define orr_test(ptr, number) ({                       \
  uint64_t __result;                    \
  asm volatile (\
    "orr %0, %1, %[num] << 60\n"\
    : "=r" (__result) : "r" (ptr), [num]"r"(number)); \
  __result;                 \
})

换句话说，我希望使用宏来确定要移动的数字，而不是需要在硬编码中写入#4。

- Jay

@NateEldredge 对不起，我没有澄清。这是针对64位ARM的。然而，我认为这与我的问题无关紧要？（如果有影响，请告诉我） - Jay

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听起来您想要orr %0, %1, %[num], LSL #60. - Jester

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@Jay：顺便提一下，你的链接是指32位指令参考。你可能想看的是合并的架构参考手册的64位部分。不幸的是，它只能作为一个巨大的PDF文件提供，而不是每个指令单独的HTML页面。 - Nate Eldredge

你接受了 Nate 的回答，其中描述了一个常量方法。我不确定你想要什么。无论如何，我在 godbolt 上测试过，在 clang 上可以工作。你得到了什么错误？还要注意编译器完全能够从 C 代码生成这个，你根本不需要汇编。 - Jester

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@Jester，对于混淆我感到抱歉，我的意思是在我的Godbolt上也能够工作，就像你说的那样，但它并没有工作。我回去仔细检查了我的代码，正如你所提到的，这是一个打字错误，我成功地让它工作了。非常感谢你。 - Jay

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Nate Eldredge · Accepted Answer

ARM64的orr立即指令采用位掩码立即数，请参考ARMv8 A64汇编中立即数的范围进行解释。 GCC为此类型的操作数设置了一个约束条件: L。

#define MASK (4UL << 60)

inline uint64_t set_bit(uint64_t x) {
    uint64_t result;
    asm("orr %0, %1, %2"
        : "=r" (result)
        : "r" (x), "L" (MASK));
    return result;
}

在 godbolt 上尝试

我进行了一些其他修复/改进:

您在orr的目标和第一个源操作数中都使用了%0，这只有在幸运的情况下编译器选择相同的寄存器用于x和result时才有效，而这并非必须。您应该使用匹配输入的 x 的操作数，即这里的 %1。如果编译器认为有利，它仍然可以选择为两者选择相同的寄存器(在其他不适当的设置中，您可以使用 & 修饰符来禁止)。
尽可能使用内联函数而不是宏。

请注意，如果将MASK的值更改为无法编码为位掩码立即数的值，例如 #define MASK (4UL << 60 | 1)，则会收到编译器错误。如果您希望此继续正常工作，可以将 L 约束更改为 Lr。如果表达式MASK是适合作为位掩码立即数的编译时常量，则编译器将继续发出立即数。如果不是，它将发出额外的代码来加载该值到寄存器中，然后发出带有寄存器操作数的orr。试一下。

(当然，这个内联 asm 的示例有些荒谬。GCC 为 C 等价的代码 return x | MASK; 生成了非常好的代码。但我认为这是更复杂代码的一个例子。即使如此，您也可以考虑是否可以提取 | 操作，并将其仅用作实际需要在 asm 中的输入。像往常一样，请始终考虑是否应用不要使用内联 asm)。