为什么64位RISC-V GCC Sign-Extend extend在加载后无符号值？

Question

GCC和Clang为此片段生成不同的代码：

extern volatile unsigned  WATCHDOG;

void reset_watchdog() {
    unsigned t = WATCHDOG;
    WATCHDOG  = t;
}

考虑WatchDog作为内存映射的I/O寄存器。

使用-O3 clang 14生成非常简单的代码时：

reset_watchdog():
        lui     a0, %hi(WATCHDOG)
        lw      a1, %lo(WATCHDOG)(a0)
        sw      a1, %lo(WATCHDOG)(a0)
        ret

但是，GCC 10.0.2插入加载后多余的签名 - 伸展指令：

reset_watchdog():
        lui     a4,%hi(WATCHDOG)
        lw      a5,%lo(WATCHDOG)(a4)
        sext.w  a5,a5
        sw      a5,%lo(WATCHDOG)(a4)
        ret

另请参阅： https://godbolt.org/z/zk1sss3wsz

sext.w/code>在两种方面是多余的：

1. 已经在rv64i下的目标寄存器（lwu将零扩展到目标），而
2. sw指令零4个最有意义的内容源寄存器的字节是无关紧要的

，那么为什么GCC生成这样（次优？）代码？

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当功能返回原始看门狗值时，GCC变得更加有趣：

extern volatile unsigned  WATCHDOG;

unsigned long reset_watchdog() {
    unsigned long t = WATCHDOG;

    WATCHDOG  = t;
    return t;
}

正如预期的那样，Clang基本上只是用lw指令lwu避免符号扩展：

reset_watchdog():
        lui     a1, %hi(WATCHDOG)
        lwu     a0, %lo(WATCHDOG)(a1)
        sw      a0, %lo(WATCHDOG)(a1)
        ret

何时GCC生成更多复杂的代码：

reset_watchdog():
        lui     a5,%hi(WATCHDOG)
        lw      a0,%lo(WATCHDOG)(a5)
        sext.w  a0,a0
        sw      a0,%lo(WATCHDOG)(a5)
        slli    a0,a0,32
        srli    a0,a0,32
        ret

基本上GCC确实坚持使用签名 - 延长加载的4个字节值，因此必须发出另外的两个指令，以撤消可能的扩展，并清除最重要的4个字节。好像GCC不知道RV64具有lwu指令，而lw已经签名了目标。

参见 https://godbolt.org/z/zw9qtzdzdwh