ARM 汇编向量加法

Question

我必须使用内联ARM汇编在C++程序中实现向量加法。

我写了这段代码：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <arm_neon.h>

using namespace std;

int main(){
float v1[4] = {1.0f, 2.1f, -3.1f, 2.5f};
float v2[4] = {2.0f, 1.0f, 1.1f, -2.5f};
float result[4] = { };

asm(
"ldr q31, [%[vec1]]\n"
"ldr q30, [%[vec2]]\n"
"FADD v31.4S, v31.4S, v30.4S\n"
"str q31, [%[r]]\n"
:[r]"=r"(result): [vec1]"r"(&v1), [vec2]"r"(&v2)
);

for (float i: result) cout << " " << i;
cout << "\n";
}

但结果是这样的： -3.33452e+38 9.18341e-41 -2.23081e+25 9.18341e-41

我真的是装配新手。 我的代码中的问题在哪里以及如何解决它们？谢谢。

Answer 1

让我在前面加上一个重要的警告：正确使用 GCC 内联汇编很难，尤其是对于初学者而言。默认建议是不要使用它。 https://stackoverflow.com/tags/inline-assembly/info 上有一些更通用的资源，但如果可能的话，我会先编写独立的汇编函数（在它们自己的 .s 文件中）。如果你从内联汇编开始，你基本上将自己置于必须学习汇编语言的位置 simultaneously 与高级（和文档很少）编译器设计。

也就是说，您的代码对于初学者来说非常好，因为它的六行代码中只有三个错误。错误如下：

• result

  操作数实际上是一个input，而不是输出。虽然您要将数据存储在数组中，但 asm 块的操作数是数组的address。换句话说，无论分配给该操作数的寄存器是什么（我构建它时恰好是 x0），您都需要编译器在执行 asm 块之前用

  result

  的地址填充它。如果它是一个输出，你告诉编译器你不关心块之前那个寄存器中的内容，但它的值应该在之后存储到 result

   中。所以这意味着，就目前而言，

  str q31, [%[r]]

   正在将数据存储到一个完全随机的地址；你很幸运它没有崩溃或损坏数据。

  （实际上，在这种情况下发生的事情是编译器认为

  vec1

   只需要作为输入，而 

  result

   只需要作为输出，默认情况下它假设输入在输出产生之前被消耗，所以它分配给他们

  both注册x0。因此你的结果实际上被存储回vec1

  ，并且

  result

  的内容仍然是未初始化的垃圾，这就是打印出来的内容。）

• 当你在内联汇编中引用显式寄存器时，就像这里的

  q30, q31

  ，你必须将它们声明为“clobbered”；否则编译器可能会在其中保留重要数据。

  实际上，除非绝对必要，否则通常不会引用显式寄存器，但会适当地声明操作数，以便编译器为您选择它们。同样，您通常不会在 asm 块中进行自己的加载和存储；你让你的操作数成为数据的

  contents而不是它们的地址，然后编译器为你加载和存储。但如果你刚刚开始也没关系。

• 如果您的 asm 读取或写入不属于显式操作数的内存，则需要包含一个

  memory

   clobber。这里看起来 

  vec1

   和 

  vec2

   是明确的操作数，但这些数组的 

  contents 不是操作数，只是它们的 addresses。如您所见，这变得非常微妙。有一些方法可以使用 m

   约束来处理这个问题，请参阅

  How can I indicate that the memory *pointed* to by an inline ASM argument may be used?了解更多详细信息，但对于非专家来说更安全使用 memory

   clobber.

所以固定版本看起来像：

asm("ldr q31, [%[vec1]]\n"
    "ldr q30, [%[vec2]]\n"
    "FADD v31.4S, v31.4S, v30.4S\n"
    "str q31, [%[r]]\n"
    : // no outputs                                                                                                                                                                       
    : [r]"r"(result), [vec1]"r"(&v1), [vec2]"r"(&v2)
    : "q30", "q31", "memory");