通过手写汇编调用本机代码

Question

我正在尝试从托管程序集中调用本机函数。我已经在预编译库上完成了此操作，一切都很顺利。目前我正在建立自己的图书馆，但我无法完成这项工作。

本机 DLL 源代码如下：

#define DERM_SIMD_EXPORT        __declspec(dllexport)

#define DERM_SIMD_API           __cdecl

extern "C" {

    DERM_SIMD_EXPORT void DERM_SIMD_API Matrix4x4_Multiply_SSE(float *result, float *left, float *right);

}

void DERM_SIMD_API Matrix4x4_Multiply_SSE(float *result, float *left, float *right) {
    __asm {
       ....
    }
}

此后，我们拥有加载库并从函数指针创建委托的托管代码。

public unsafe class Simd
{
    [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
    public delegate void MatrixMultiplyDelegate(float* result, float* left, float* right);

    public static MatrixMultiplyDelegate MatrixMultiply;

    public static void LoadSimdExtensions()
    {
        string assemblyPath = "Derm.Simd.dll";

        IntPtr address = GetProcAddress.GetAddress(assemblyPath, "Matrix4x4_Multiply_SSE");

        if (address != IntPtr.Zero) {
            MatrixMultiply = (MatrixMultiplyDelegate)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(address, typeof(MatrixMultiplyDelegate));
        }
    }
}

使用上面的源代码运行没有错误（获取了函数指针，并且实际创建了委托。

当我调用委托时，问题出现了：它被执行了（我也可以调试它！），但是在函数退出时托管应用程序引发 System.ExecutionEngineException（当它没有异常退出时）。

实际问题是函数实现：它包含带有 SSE 指令的 asm 块；我删除了asm块，代码工作完美。

我怀疑我缺少一些注册表保存/恢复程序集，但我对此完全无知，

奇怪的是，如果我将调用约定更改为 __stdcall，调试版本“似乎”是。工作，而发布版本的行为就像使用了 __cdecl 调用约定

（仅仅因为我们在这里，你能澄清一下调用约定是否重要吗？）

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好的，感谢 David。 Heffernan 评论 我发现导致问题的错误指令如下：

 movups result[ 0], xmm4;
 movups result[16], xmm5;

movups 指令将 16 个字节移动到（未对齐的）内存中。

该函数由以下代码调用：

 unsafe {
    float* prodFix = (float*)prod.MatrixBuffer.AlignedBuffer.ToPointer();
    float* m1Fix = (float*)m2.MatrixBuffer.AlignedBuffer.ToPointer();
    float* m2Fix = (float*)m1.MatrixBuffer.AlignedBuffer.ToPointer();

    if (Simd.Simd.MatrixMultiply == null) {
                    // ... unsafe C# code
    } else {
        Simd.Simd.MatrixMultiply(prodFix, m1Fix, m2Fix);
    }
}

其中MatrixBuffer是我的一个类；它的成员AlignedBuffer按以下方式分配：

// Allocate unmanaged buffer
mUnmanagedBuffer = Marshal.AllocHGlobal(new IntPtr((long)(size + alignment - 1)));

// Align buffer pointer
long misalignment = mUnmanagedBuffer.ToInt64() % alignment;
if (misalignment != 0)
    mAlignedBuffer = new IntPtr(mUnmanagedBuffer.ToInt64() + misalignment);
else
    mAlignedBuffer = mUnmanagedBuffer;

也许错误是由Marshal.AllocHGlobal或IntPtr黑魔法引起的？

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这是发现错误的最小来源：

void Matrix4x4_Multiply_SSE(float *result, float *left, float *right)
{
    __asm {
        movups xmm0,    right[ 0];

        movups result, xmm0;
    }
}


int main(int argc, char *argv[])
{
    float r0[16];
    float m1[16], m2[16];

    m1[ 0] = 1.0f; m1[ 4] = 0.0f; m1[ 8] = 0.0f; m1[12] = 0.0f;
    m1[ 1] = 0.0f; m1[ 5] = 1.0f; m1[ 9] = 0.0f; m1[13] = 0.0f;
    m1[ 2] = 0.0f; m1[ 6] = 0.0f; m1[10] = 1.0f; m1[14] = 0.0f;
    m1[ 3] = 0.0f; m1[ 7] = 0.0f; m1[11] = 0.0f; m1[15] = 1.0f;

    m2[ 0] = 1.0f; m2[ 4] = 0.0f; m2[ 8] = 0.0f; m2[12] = 0.0f;
    m2[ 1] = 0.0f; m2[ 5] = 1.0f; m2[ 9] = 0.0f; m2[13] = 0.0f;
    m2[ 2] = 0.0f; m2[ 6] = 0.0f; m2[10] = 1.0f; m2[14] = 0.0f;
    m2[ 3] = 0.0f; m2[ 7] = 0.0f; m2[11] = 0.0f; m2[15] = 1.0f;

    r0[ 0] = 0.0f; r0[ 4] = 0.0f; r0[ 8] = 0.0f; r0[12] = 0.0f;
    r0[ 1] = 0.0f; r0[ 5] = 0.0f; r0[ 9] = 0.0f; r0[13] = 0.0f;
    r0[ 2] = 0.0f; r0[ 6] = 0.0f; r0[10] = 0.0f; r0[14] = 0.0f;
    r0[ 3] = 0.0f; r0[ 7] = 0.0f; r0[11] = 0.0f; r0[15] = 0.0f;

    Matrix4x4_Multiply_SSE(r0, m1, m2);
    Matrix4x4_Multiply_SSE(r0, m1, m2);

    return (0);
}

实际上，在第二个movups之后，堆栈更改结果值（存储在堆栈上），并存储值>xmm0 存储在结果中的已修改（错误）地址。

从 *Matrix4x4_Multiply_SSE* 退出后，原始内存不会被修改。

我错过了什么？

Answer 1

对齐校正错误。您需要添加alignment-misalignment来纠正对齐。因此代码应为：

mAlignedBuffer = 
    new IntPtr(mUnmanagedBuffer.ToInt64() + alignment - misalignment);

但是，我建议您首先在本机设置中测试该函数。一旦您知道它在那里工作，您就可以转移到托管设置，并知道任何问题都是由托管代码引起的。

Answer 2

你的组装有缺陷。 前两个

void DoSomething(int *x)
{
    __asm
    {
        mov x[0], 10   // wrong
            mov [x], 10    // also wrong
        mov esi,x      // first get address
        mov [esi],500  // then assign - correct
    }
}

示例没有写入指针指向的内存位置，而是写入指针本身的存储位置。由于参数来自堆栈，因此您确实使用 movups 指令覆盖了堆栈。当您调用例如 mov [x],10 时，您可以在调试器窗口中看到这一点，

int x=0;
DoSomething(&x);

您没有将 x 设置为 10，而是写入堆栈。

Answer 3

我找到一个解决方案。将指针值加载到 CPU 寄存器上，并使用寄存器重定向到内存：

mov esi, result;
movups [esi][ 0], xmm0;

使用这些指令使代码按预期工作。

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但问题仍然没有完全解决，因为 movups 指令可以将内存地址作为第一个参数；因此，如果有人知道发生了什么事，我很高兴查看最佳答案。