可能被覆盖的值的内联程序集约束

没错, "=r" 意思是只写。寄存器在输入时失效。编译器不会在asm之前将任何特定的内容放入所选寄存器,因为它将被覆盖。编译器将进行优化,就像您编写 out1 = asm_result; 外部内联装配。

"+r" 是输入/输出操作数。如果它 可以 要修改,您需要编译器假定它始终是。

查看编译器为函数生成的asm,例如在Godbolt编译器资源管理器上。( https://godbolt.org/

我也很关心 ptr1 . 指针本身并没有实际设置,但它指向的是。

"+r"(ptr1) 告诉编译器指针值已被修改,但是 不 意味着指向的值被修改。这个 "memory" 击打是一种沉重的方式,或者正如杰斯特所说,你应该使用 "=m"(*ptr1) 相反,约束让编译器选择一种寻址模式,并告诉它指向的内存是无条件写入的。

https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm

STREX没有之前的LDREX有意义吗?我不这么认为,但是如果我错了,那么对于这一条指令,您只需要内联asm,因为ARM编译器只是使用普通的 str 即使是原子能商店。

如果这个函数执行LL/SC的后半部分,那就很奇怪了。

你确定你不能用内置的 __atomic_store(ptr1, value, __ATOMIC_RELAXED) +可选屏障或C11 atomic_store_explicit ?

#include <stdatomic.h>
int foo(int in1, int *ptr1) {
    int out1=123;

    if (in1 != 0) {
        out1 = 0;
        //asm("dmb" ::: "memory");
        atomic_thread_fence(memory_order_release);  // make the following stores release-stores wrt. earlier operations
    }
    atomic_store_explicit((_Atomic int*)ptr1, in1, memory_order_relaxed);
    return out1;
}

与gcc6.3一起编译, on the Godbolt compiler explorer :

@ gcc6.3 -O3 -mcpu=cortex-a53  (ARM mode)
foo:
        subs    r3, r0, #0    @ copy in1 and set flags from it at the same time
        moveq   r0, #123      @ missed-optimization: since we still branch, no point hoisting this out of the if with predication
        bne     .L5
        str     r3, [r1]      @ if()-not-taken path
        bx      lr
.L5:
        dmb     ish           @ if()-taken path
        mov     r0, #0        @ makes the moveq doubly silly, because we do it again inside the branch.
        str     r3, [r1]
        bx      lr          @ out1 return value in r0

因此,它运行与实现相同的指令(str而不是strex除外),但分支不同,使用尾部复制,可能会总体保存指令(代码大小可能更大,但更低 指令计数,因为我们使用 -O3 )与 -Os dmb ).

叮当声使整件事失去了小枝,用 itte (在拇指模式中)对 dmbne sy

请注意,如果要将其移植到AArch64,单独的屏障通常效率较低 . 您希望编译器能够使用AArch64 stlr 发布存储(即使它是顺序发布,而不是较弱的普通发布)。 dmb ish 是一个完整的记忆障碍。另外,用于ARMv8的32位代码可以使用 stl .

dmb公司 意志命令 后期商店工作。早期的存储,因此这与AArch64(或32位,提供ARMv8指令)上的完全不同,后者编译器生成的代码不使用 dmb公司 .

我看到的一个遗漏优化是编译器无法将 dmb公司 从 ,留下一个共同点 有条件的 . (对于必须使用的情况 dmb公司 ).

// recommended version
int foo_ifelse(int in1, int *ptr1) {
    int out1=123;
    if (in1 != 0) {
        out1 = 0;
        atomic_store_explicit((_Atomic int*)ptr1, in1, memory_order_release);
    } else {
        atomic_store_explicit((_Atomic int*)ptr1, in1, memory_order_relaxed);
    }
    return out1;
}

Godbolt compiler explorer ):

foo_ifelse:
    cbnz    w0, .L9       @ compare-and-branch-non-zero
    str     wzr, [x1]     @ plain (relaxed) store
    mov     w0, 123
    ret
.L9:
    stlr    w0, [x1]      @ release-store
    mov     w0, 0
    ret

能够 使 order 参数化变量作为简化源代码的一种方法,但是gcc对它的处理非常糟糕。(叮当地把它变成一根树枝)。GCC将其增强到seq_cst,尽管在本例中只有两个选项是放松和释放。

// don't do this, gcc just strengthen variable-order to seq_cst
int foo_variable_order(int in1, int *ptr1) {
    int out1=123;
    memory_order order = memory_order_relaxed;

    if (in1 != 0) {
        out1 = 0;
        order = memory_order_release;
    }
    // SLOW AND INEFFICIENT with gcc
    // but clang distributes it over the branch
    atomic_store_explicit((_Atomic int*)ptr1, in1, order);
    return out1;
}

非常数 秩序

我们可以看到过度增强对x86的影响,gcc使用 mfence 为了这个,但只是简单的 mov 其他的(在x86 asm中有发布语义)。同样在ARM32 gcc输出中,我们可以看到 dmb公司 之前 和

@ gcc6.3 -Os -mcpu=cortex-m4 -mthumb
foo_variable_order:
    dmb     ish
    str     r0, [r1]
    dmb     ish             @ barrier after for seq-cst

    cmp     r0, #0
    ite     eq              @ branchless out1 = in1 ? 0 : 123
    moveq   r0, #123
    movne   r0, #0
    bx      lr