MSVC内联装配：释放FPU寄存器以进行性能

Question

在使用MSVC的Inline Assembly播放FPU的同时，我对释放FPU寄存器以提高性能而感到有些困惑...

例如：

#include <stdio.h>

double fpu_add(register double x, register double y) {
    double res = 0.0;

    __asm {
        fld x
        fld y
        fadd
        fstp res
    }

    return res;
}

int main(void) {
    double x = fpu_add(5.0, 2.0);
    (void) printf("x = %f\n", x);
    
    return 0;
}

我何时必须ffree inline Assembly中的FPU ？

在该示例中，如果我决定ffree st（1）注册会更好？

FSTP shorthand是下面的说明吗？

__asm {
    fst res
    ffree st(0)
}

注意：我知道FPU指令如今有些古老，但是将它们作为另一种选择与SSE

Answer 1

ffree指令允许您将x87 fo堆栈的任何插槽标记为free，而无需实际更改堆栈指针。因此，ffree st（0） die 弹出堆栈，只将堆栈的最高值标记为免费/无效，因此任何尝试访问它的以下说明都将获得浮点例外。

要实际弹出堆栈，您需要ffree st（0）和fincstp（要增加指针）。或者更好，FSTP ST（0）可以通过单个便宜的指令来完成这两个事情。或FSTP ST（1）保持堆栈最高值并丢弃旧的st（1）。

但是，使用p其他说明的后缀版本通常更好，更容易（更快）。就您而言，您可能希望

__asm {
    fld x     // push x on the stack
    fld y     // push y on the stack
    faddp     // pop a value and add it to the (now) tos
    fstp res  // pop and store tos
}

最终会推出并弹出两个值，而FP堆栈与以前相同。如果编译器正在生成X87 FP代码，则在FP堆栈上留出的东西可能会引起其他FP代码的问题，因此应避免。

甚至更好，如果您对CPU进行优化，则使用Memory-Source FADD保存说明。 （检查 agner fog的 microarch pdf和P5 Pentium and For甚至可以在更现代的CPU上保存一个UOP，例如Core2，它可以对内存源操作数进行微融合。）

    __asm {
        fld x     // push x on the stack
        fadd y    // ST0 += y
        fstp res  // pop and store tos
    }

但是，MSVC内联ASM本质上是固有的，用于包裹单个指令，例如fadd，强迫输入是在内存中，即使编译器在ASM语句之前将其提供在寄存器中。并强迫结果存储在ASM中，然后重新加载return语句，除非您使用hack之类的hack，例如在st（0）没有返回语句的功能结束。 （MSVC实际上即使在内线时也确实支持了这一点，但是clang-cl/clang -frasm-blocks不

。要求在X87寄存器中要求输入的约束，并告诉编译器输出在哪里（在st（0）中），但是您仍然必须在fadd和<之间进行选择。代码> FADDP ，不要根据寄存器中的值还是从内存中的值来允许编译器选择。 （ https://stackoverflow.com/tags/inline-assembly/info/info ）

编译器并不可怕，他们并不可怕，他们将至少从普通C来源使代码变得好。 Inline ASM通常对性能没有用，除非您编写了一个针对特定CPU进行精心调整的整个循环，或者对于编译器在某些方面做得不好的情况。 （查看编译器的优化ASM输出，例如 https://godbolt.org/ ）