Arm In-line Assembly
2022年12月3日大约 3 分钟
__asm
Example[1]:
#include <stdio.h>
int add(int i, int j)
{
int res = 0;
__asm ("ADD %[result], %[input_i], %[input_j]"
: [result] "=r" (res)
: [input_i] "r" (i), [input_j] "r" (j)
);
return res;
}
int main(void)
{
int a = 1;
int b = 2;
int c = 0;
c = add(a,b);
printf("Result of %d + %d = %d\n", a, b, c);
}我们仔细研究上述的例子，可以看到，其内嵌了一条 ADD 指令，其语法如下所示：
__asm [volatile] (code); /* Basic inline assembly syntax */其中的 code 就是我们需要内嵌的汇编代码，其中 [volatile] 是可选的，后续我们再对此进行说明。
如果将 code 展开的话，如下所示：
/* Extended inline assembly syntax */
__asm [volatile] (code_template
: output_operand_list
[: input_operand_list
[: clobbered_register_list]]
);我们总共有 3 个 ”:“, 每一个后面都有不同的含义，下面对其进行具体说明。（注意 [] 符号包含住表示的是这个参数是可选的）
output
第一个 ：冒号后面跟汇编代码的输出；有几个细节需要注意：
- "=r" 而不是 "r", 在输出中
%[variable]的 % 是在最前面的
input
第二个后面跟汇编代码的输入，如下所示：
__asm ("ADD R0, %[input_i], %[input_j]"
: /* This is an empty output operand list */
: [input_i] "r" (i), [input_j] "r" (j)
);在这个例子中，我们将 input_i 和 input_j 的值相加放入寄存器 R0 中，每一个 input 都使用逗号分隔开，三个字段 [input_i] "r" (i) 的含义分别是符号名称，约束字符串和 C 表达式。
clobbered_register_list
这个里面指定寄存器，嵌入式汇编代码中指定的寄存器可能会产生冲突，因此需要把这些寄存器列举出来，表示其可以在编译的时候被重命名。
Real Example
prfm
下面例子是实战中写的汇编示例，使用了 prfm 指令：
#if defined(__arm__)
int i=0, j=0, res=0;
__asm__ __volatile__(
"add %[result], %[input_i], %[input_j]\n\t"
: [result] "+r" (res)
: [input_i] "r" (i), [input_j] "r" (j)
);
__asm__ __volatile__(
"prfm pldl2strm, [%[ptr], #256]"
:
: [ptr] "r" (ref)
);
#endif__builtin_prefetch()
__builtin_prefetch() 接口的使用，我们列举几个 art 的例子，看一下大佬门是怎么使用预取，保证提前量，或者将预取的功效发挥到最大的：
while (mark_stack_pos_ != 0 && prefetch_fifo.size() < kFifoSize) {
mirror::Object* const mark_stack_obj = mark_stack_[--mark_stack_pos_].AsMirrorPtr();
DCHECK(mark_stack_obj != nullptr);
__builtin_prefetch(mark_stack_obj);
prefetch_fifo.push_back(mark_stack_obj);
}
if (UNLIKELY(prefetch_fifo.empty())) {
break;
}
obj = prefetch_fifo.front();
prefetch_fifo.pop_front();上述代码的预取位置在 push_back 前面，因为堆栈操作需要一定的时延，所以说利用这个时延在堆栈之前进行预取。
其次就是利用 fifo 数据结构，但是在实践中使用该方法，并无太大的增益。
prefetch in for loop
uint8_t* begin = reinterpret_cast<uint8_t*>(new_run) + headerSizes[idx];
for (size_t i = 0; i < num_of_bytes; i += kPrefetchStride) {
__builtin_prefetch(begin + i);
}如果需要保证提前量，可以如下例子：
size_t bytes_freed = 0;
for (size_t i = 0; i < num_ptrs; i++) {
mirror::Object* ptr = ptrs[i];
const size_t look_ahead = 8;
if (kPrefetchDuringDlMallocFreeList && i + look_ahead < num_ptrs) {
// The head of chunk for the allocation is sizeof(size_t) behind the allocation.
__builtin_prefetch(reinterpret_cast<char*>(ptrs[i + look_ahead]) - sizeof(size_t));
}
bytes_freed += AllocationSizeNonvirtual(ptr, nullptr);
}mrs pmu
下面这个是读取 PMU 寄存器中的数据的示例：
static inline uint64_t arch_counter_get_cntpct() {
uint64_t cval = 0;
#if defined(__aarch64__)
__asm__ __volatile__(
// "mrs %[res], PMCCNTR_EL0"
"mrs %[res], CNTVCT_EL0"
: [res] "=r" (cval)
:
);
// LOG(INFO) << "[PREFETCH], COUNTER IS " << cval;
#endif
return cval;
}CNTVCT_EL0 寄存器为一个不需要开启用户态访问权限也能访问到的寄存器。
memcpy
下面这个是嵌入 memecpy 的例子：
#if defined(__aarch64__) && defined(xxx)
if () { // copy len 16
__asm__ __volatile__(
"ldp x5, x4 ,[%[src], #8]\n\t"
"stp x5, x4 ,[%[dst], #8]\n\t"
:
: [src] "r" (from_ref), [dst] "r" (to_ref)
: "x4", "x5"
);
} else if () { // copy length 24
__asm__ __volatile__(
"ldp x5, x4 ,[%[src], #8]\n\t"
"ldr x6 ,[%[src], #24]\n\t"
"stp x5, x4 ,[%[dst], #8]\n\t"
"str x6 ,[%[dst], #24]\n\t"
:
: [src] "r" (from_ref), [dst] "r" (to_ref)
: "x4", "x5", "x6"
);
} else if () { // copy length 32
__asm__ __volatile__(
"ldp x5, x4 ,[%[src], #8]\n\t"
"ldp x7, x6 ,[%[src], #24]\n\t"
"stp x5, x4 ,[%[dst], #8]\n\t"
"stp x7, x6 ,[%[dst], #24]\n\t"
:
: [src] "r" (from_ref), [dst] "r" (to_ref)
: "x4", "x5", "x6", "x7"
);
} else {
memcpy(xxx);
}
#else
// some code
#endif例子比较长，但是可以供参考，这是比较完备的举例。