在 GCC 风格的扩展内联汇编中，是否可以输出“虚拟化”代码？布尔值，例如进位标志？

Question

如果我有以下 C++ 代码来比较两个 128 位无符号整数，并使用内联 amd-64 asm：

struct uint128_t {
    uint64_t lo, hi;
};
inline bool operator< (const uint128_t &a, const uint128_t &b)
{
    uint64_t temp;
    bool result;
    __asm__(
        "cmpq %3, %2;"
        "sbbq %4, %1;"
        "setc %0;"
        : // outputs:
        /*0*/"=r,1,2"(result),
        /*1*/"=r,r,r"(temp)
        : // inputs:
        /*2*/"r,r,r"(a.lo),
        /*3*/"emr,emr,emr"(b.lo),
        /*4*/"emr,emr,emr"(b.hi),
        "1"(a.hi));
    return result;
}

那么它将非常有效地内联，但有一个缺陷。返回值是通过值为 0 或 1 的通用寄存器的“接口”完成的。这增加了两个或三个不必要的额外指令，并降低了本来可以完全优化的比较操作。生成的代码将如下所示：

    mov    r10, [r14]
    mov    r11, [r14+8]
    cmp    r10, [r15]
    sbb    r11, [r15+8]
    setc   al
    movzx  eax, al
    test   eax, eax
    jnz    is_lessthan

如果我使用带有“int”返回值的“sbb %0,%0”而不是带有“bool”返回值的“setc %0”，则仍然有两个额外的指令

    mov    r10, [r14]
    mov    r11, [r14+8]
    cmp    r10, [r15]
    sbb    r11, [r15+8]
    sbb    eax, eax
    test   eax, eax
    jnz    is_lessthan

：想要的是这样的：

    mov    r10, [r14]
    mov    r11, [r14+8]
    cmp    r10, [r15]
    sbb    r11, [r15+8]
    jc     is_lessthan

GCC 扩展内联汇编很棒，否则。但我希望它在各个方面都与内在函数一样好。我希望能够以一个或多个 CPU 标志状态的形式直接返回布尔值，而不必将其“渲染”到通用寄存器中。

这是否可能，或者是否必须修改甚至重构 GCC（以及 Intel C++ 编译器，它也允许使用这种形式的内联汇编）才能使其成为可能？

另外，当我这样做时，还有其他方法可以改进我的比较运算符的表述吗？

Answer 1

差不多 7 年后了，是的，gcc 终于添加了对“输出标志”的支持（在 6.1.0 中添加，于 2016 年 4 月发布）。详细的文档位于此处，但简而言之，它看起来像这个：

/* Test if bit 0 is set in 'value' */
char a;

asm("bt $0, %1"
    : "=@ccc" (a)
    : "r" (value) );

if (a)
   blah;

要理解 =@ccc：输出约束（需要 =）的类型为 @cc ，后跟要使用的条件代码（在本例中，c 引用进位标志）。

好吧，对于您的具体情况来说，这可能不再是问题（因为 gcc 现在支持直接比较 128 位数据类型），但（目前）有 1,326 人查看了这个问题。显然有人对这个功能感兴趣。

现在我个人更喜欢根本不使用内联汇编的思想流派。但如果您必须，是的，您可以（现在）“输出”标志。

FWIW。

Answer 2

我不知道有什么方法可以做到这一点。您可能会或可能不会认为这是一种改进：

inline bool operator< (const uint128_t &a, const uint128_t &b)
{
    register uint64_t temp = a.hi;
    __asm__(
        "cmpq %2, %1;"
        "sbbq $0, %0;"
        : // outputs:
        /*0*/"=r"(temp)
        : // inputs:
        /*1*/"r"(a.lo),
        /*2*/"mr"(b.lo),
        "0"(temp));

    return temp < b.hi;
}

它会产生如下结果：

mov    rdx, [r14]
mov    rax, [r14+8]
cmp    rdx, [r15]
sbb    rax, 0
cmp    rax, [r15+8]
jc is_lessthan