Jak określić spłaszczone dno stosu FPU x87 z rozszerzonym zestawem gcc?

Question

W kodzie nasz Znalazłem ten fragment do szybkiego, w kierunku ujemnym nieskończoności zaokrąglenia na x87:

inline int my_int(double x) 
{ 
    int r; 
#ifdef _GCC_ 
    asm ("fldl %1\n" 
     "fistpl %0\n" 
     :"=m"(r) 
     :"m"(x)); 
#else 
    // ... 
#endif 
    return r; 
} 

nie jestem bardzo obeznany ze składnią montażowej GCC przedłużony, ale z tego co zbierać z dokumentacji:

• r musi być miejscem pamięci, w którym piszę;
• x musi być także miejscem w pamięci, skąd pochodzą dane.
• nie ma specyfikacji typu clobber, więc kompilator może mieć pewność, że na końcu fragmentu rejestru znajdują się tak, jak je zostawił.

Teraz, aby odpowiedzieć na moje pytanie: to prawda, że ​​na końcu stos FPU jest zrównoważony, ale co, jeśli wszystkie 8 lokalizacji było już w użyciu i przepełniało mnie to? W jaki sposób kompilator może wiedzieć, że nie może zaufać ST(7), aby był tam, gdzie go zostawił? Czy powinien zostać dodany jakiś clobber?

Edit starałem się określić st(7) na liście sprać i wydaje się wpływać na Codegen, teraz będę czekać na jakiegoś potwierdzenia tego faktu.

---

Na marginesie: patrząc na realizację w podstawowe lrint zarówno w glibc oraz w MinGW widzę coś

__asm__ __volatile__ ("fistpl %0" 
         : "=m" (retval) 
         : "t" (x) 
         : "st"); 

gdzie jesteśmy z prośbą o wejście do umieszczenia bezpośrednio w ST(0) (co pozwala uniknąć tego potencjalnie bezużytecznego fldl); co to jest "st" Clobber? Dokumenty wydają się wskazywać tylko na t (tj. Na górę stosu).

---

1. tak, to zależy od aktualnego trybu zaokrąglania, która w naszej aplikacji powinna być zawsze „do minus nieskończoności”.

Answer 1

patrząc na realizację w podstawowe lrint zarówno w glibc oraz w MinGW widzę coś

__asm__ __volatile__ ("fistpl %0" 
        : "=m" (retval) 
        : "t" (x) 
        : "st"); 

gdzie jesteśmy z prośbą o wejście do umieszczenia bezpośrednio w ST(0) (który unika że potencjalnie bezużyteczny)

To jest właściwie poprawny sposób przedstawienia kodu, który ma być wbudowany.

Aby uzyskać najbardziej optymalny możliwy kod, należy użyć wejść i wyjść. Zamiast sztywnego kodowania niezbędnych instrukcji ładowania/przechowywania, pozwól, aby kompilator je wygenerował.Nie tylko wprowadza to możliwość eliminowania potencjalnie zbędnych instrukcji, ale także oznacza, że ​​kompilator może lepiej wykonywać te instrukcje, gdy są one wymagane (to znaczy, może przeplatać instrukcję w ramach wcześniejszej sekwencji kodu, często minimalizując jej koszt).

co to jest "st" clobber? Dokumenty wydają się wskazywać tylko na t (tj. Na górę stosu).

"st" sprać odnosi się do rejestru st(0), tj, na górze stosu x87 FPU. Co notacja Intel/MASM nazywa st(0), AT & Notacja T/GAS ogólnie odnosi się po prostu jako st. I, zgodnie z dokumentacją GCC dla clobbers, pozycje na liście clobbera są "albo nazwami rejestrów albo specjalnymi klobkami" ("cc" (kody warunków/flagi) i "memory"). Oznacza to po prostu, że wbudowany zespół blokuje (nadpisuje) rejestr st(0). Powód, dla którego ten clobber jest konieczny, polega na tym, że instrukcja fistpl wyskakuje z góry stosu, a więc podkręca oryginalną zawartość st(0).

Jedyną rzeczą, która mnie martwi dotyczące tego kodu jest następujący ustęp z dokumentacji:

opisy sprać nie może w żaden sposób pokrywają się z argumentu wejściowego lub wyjściowego. Na przykład możesz nie mieć operandu opisującego klasę rejestru z jednym elementem podczas wpisywania tego rejestru na liście clobbera. Zmienne deklarowane do życia w określonych rejestrach (patrz Explicit Register Variables) i używane jako argumenty wejściowe lub wyjściowe asm nie mogą zawierać żadnej części w opisie clobbera. W szczególności nie ma możliwości określenia, że ​​operandy wejściowe zostaną zmodyfikowane bez określania ich jako argumentów wyjściowych.

Kiedy kompilator wybiera, które rejestry użyć do reprezentowania operandów wejściowych i wyjściowych, nie używa żadnego z rejestrów spiętrzonych. W wyniku tego rejestry z fleksami są dostępne do użycia w kodzie asemblera.

Jak już wiesz, tconstraint oznacza górę stosu FPU x87. Problem polega na tym, że jest taki sam jak rejestr st, a dokumentacja bardzo wyraźnie mówi, że nie możemy mieć clobbera, który określa ten sam rejestr jako jeden z operandów wejścia/wyjścia. Ponadto, ponieważ w dokumentacji stwierdza się, że kompilatorowi nie wolno używać żadnego z rejestrów z zagłodzeniem do reprezentowania operandów wejścia/wyjścia, ten wbudowany zespół uniemożliwia żądanie załadowania tej wartości na szczycie stosu FPU x87 bez umieszczania go w st!

Teraz, zakładam, że autorzy glibc wiedzą, co robią i są bardziej obeznani z implementacją wbudowanego kompilatora niż ty czy ja, więc ten kod jest prawdopodobnie legalny i uzasadniony.

Wygląda na to, że nietypowy przypadek rejestrów przypominających stosy x87 wymusza wyjątek w normalnych interakcjach między klobotami i operandami. Numer official documentation mówi:

W przypadku obiektów x86 istnieje kilka reguł dotyczących używania rejestrów podobnych do stosów w operandach obiektu ASM.Zasady te stosuje się wyłącznie do argumentów, które są stosu jak rejestry:

1. Biorąc pod uwagę zestaw rejestrów wejściowych, które padły w ASM, konieczne jest, aby wiedzieć, które są niejawnie wpadł przez ASM, i które muszą być wyraźnie pobite przez GCC.

   Rejestr wejściowy, który został domyślnie pobity przez asm, musi być jawnie spętany, chyba że jest ograniczony do argumentu wynikowego.

To wpisuje się w naszą sprawę dokładnie.

Dalsze potwierdzenie jest przez przykład znajdującej się w dolnej części (the official documentation połączonego odcinka):

ASM ten trwa dwa wejścia, które zostały zdjęte ze stosu przez fyl2xp1 kodu operacji i zastępuje je z jednym wyjściem. Konieczne jest, aby kompilator st(1) wiedział, że fyl2xp1 wysyła oba wejścia.

asm ("fyl2xp1" : "=t" (result) : "0" (x), "u" (y) : "st(1)"); 

Tutaj clobber st(1) jest taka sama jak przy ograniczeniu wprowadzania u, który wydaje się naruszać cytowany dokumentację dotyczącą clobbers, ale jest używany i uzasadnione dokładnie z tego samego powodu, że "st" służy jako clobber w twoim oryginalnym kodzie, ponieważ fistpl wyskakuje z wejścia.

---

Wszystko, co powiedział, a teraz, że wiesz jak prawidłowo napisać kod w inline montażu, muszę echo poprzednich komentujących, którzy sugerowali, że najlepszym rozwiązaniem byłoby nie używać inline zespół w ogóle . Wystarczy zadzwonić pod numer lrint, który nie tylko ma dokładnie określoną semantykę, ale także może być lepiej zoptymalizowany przez kompilator w pewnych okolicznościach (, np., przekształcając go w pojedynczą instrukcję cvtsd2si, gdy docelowa architektura obsługuje SSE).