arm inline assembly volatile导致计算结果错误与asan clang

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我的问题是,当变量nn没有volatile标识符时,我得到了错误的结果,但是当我向nn添加volatile标识符时,我得到了正确的结果。当我添加volatile时会发生什么?我的错误代码如下:

            int size = outw * outh;
            (volatile)int nn = size >> 2;
            int remain = size & 3;

            float32x4_t _bias0 = bias ? vld1q_f32(&bias[p]) : vdupq_n_f32(0.0f);
            int chanel_offset=in_channel_offset*4;
            int kernel_offset=inch*4;

            if (nn > 0)
            {
                // fprintf(stderr, "%s %d\n", __FILE__, __LINE__);
                asm volatile(
                    "add        r0, %[kernel0], %[kernel_offset]            \n"
                    "vld1.f32   {d0-d3},  [%[kernel0]]                      \n"
                    "vld1.f32   {d4-d7},  [r0]                              \n"
                    "add        r0, r0, %[kernel_offset]                    \n"
                    "vld1.f32   {d8-d11},  [r0]                             \n"
                    "add        r0, r0, %[kernel_offset]                    \n"
                    "vld1.f32   {d12-d15},  [r0]                            \n"

                    "add        r1, %[r0], %[channel_offset]                \n"
                    "pld        [%[r0], #128]                               \n"
                    "vld1.f32   {q13}, [%[r0] :128]!                        \n" // q13 = r0

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q14}, [r1 :128]            \n" // q14 = r1

                    "pld        [%[outptr0], #128]          \n"
                    "vdup.32    q9, %e[_bias0][0]           \n"
                    "pld        [%[outptr1], #128]          \n"
                    "vdup.32    q10, %e[_bias0][1]          \n"

                    "0:                                     \n"
                    "vmla.f32   q9, q13, d0[0]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q13, d4[0]             \n"
                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"
                    "pld        [%[outptr2], #128]          \n"
                    "vdup.32    q11, %f[_bias0][0]          \n"

                    "vmla.f32   q9, q14, d0[1]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q14, d4[1]             \n"

                    "pld        [%[outptr3], #128]          \n"
                    "vdup.32    q12, %f[_bias0][1]          \n"

                    "vmla.f32   q11, q13, d8[0]             \n"
                    "vmla.f32   q11, q14, d8[1]             \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q15}, [r1 :128]            \n" // q15 = r2

                    "vmla.f32   q12, q13, d12[0]            \n"
                    "vmla.f32   q12, q14, d12[1]            \n"

                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"

                    "vmla.f32   q9, q15, d1[0]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q15, d5[0]             \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q13}, [r1 :128]            \n" // q13 = r3

                    "vmla.f32   q11, q15, d9[0]             \n"
                    "vmla.f32   q12, q15, d13[0]            \n"

                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"

                    "vmla.f32   q9, q13, d1[1]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q13, d5[1]             \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q14}, [r1 :128]            \n" // q14 = r4

                    "vmla.f32   q11, q13, d9[1]             \n"
                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"
                    "vmla.f32   q12, q13, d13[1]            \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q15}, [r1 :128]            \n" // q15 = r5

                    "vmla.f32   q9, q14, d2[0]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q14, d6[0]             \n"

                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"

                    "pld        [%[r0], #128]               \n"
                    "vld1.f32   {q13}, [%[r0] :128]         \n" // q13 = r0

                    "vmla.f32   q11, q14, d10[0]            \n"
                    "vmla.f32   q12, q14, d14[0]            \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q14}, [r1 :128]            \n" // q14 = r6

                    "vmla.f32   q9, q15, d2[1]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q15, d6[1]             \n"

                    "add        r1, r1, %[channel_offset]   \n"

                    "vmla.f32   q11, q15, d10[1]            \n"
                    "vmla.f32   q12, q15, d14[1]            \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q15}, [r1 :128]            \n" // q15 = r7

                    "vmla.f32   q9, q14, d3[0]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q14, d7[0]             \n"

                    "add        r1, %[r0], %[channel_offset]\n"

                    "vmla.f32   q11, q14, d11[0]            \n"
                    "vmla.f32   q12, q14, d15[0]            \n"

                    "add        %[r0], %[r0], #16           \n"

                    "vmla.f32   q9, q15, d3[1]              \n"
                    "vmla.f32   q10, q15, d7[1]             \n"

                    "pld        [r1, #128]                  \n"
                    "vld1.f32   {q14}, [r1 :128]            \n" // q14 = r1

                    "vst1.f32   {q9}, [%[outptr0] :128]!    \n"
                    "vst1.f32   {q10}, [%[outptr1] :128]!   \n"

                    "vmla.f32   q11, q15, d11[1]            \n"
                    "vmla.f32   q12, q15, d15[1]            \n"

                    "subs       %[nn], #1                   \n"

                    "pld        [%[outptr0], #128]          \n"
                    //"vld1.f32   {q9}, [%0 :128]       \n" // q9 = outptr0
                    "vdup.32    q9, %e[_bias0][0]           \n"

                    "pld        [%[outptr1], #128]           \n"
                    //"vld1.f32   {q10}, [%1 :128]       \n" // q10 = outptr1
                    "vdup.32    q10, %e[_bias0][1]          \n"

                    "vst1.f32   {q11}, [%[outptr2] :128]!   \n"
                    "vst1.f32   {q12}, [%[outptr3] :128]!   \n"

                    "bne        0b                          \n"

                    "sub        %[r0], #16                  \n"

                    : [outptr0] "+r"(outptr0), 
                      [outptr1] "+r"(outptr1), 
                      [outptr2] "+r"(outptr2),
                      [outptr3] "+r"(outptr3), 
                      [r0] "+r"(r0),                          
                      [channel_offset] "+r"(chanel_offset)    

                    : [nn] "r"(nn),                          
                      [kernel0] "r" (kernel0),             
                      [kernel_offset] "r" (kernel_offset),   
                      [_bias0] "w" (_bias0)                 
                    : "cc", "memory", "r0", "r1", "q0", "q1", "q2", "q3", "q4", "q5", "q6", "q7",
                      "q9", "q10", "q11", "q12", "q13", "q14", "q15");
            }

上面的代码用输入内核,r0和偏差(内核* r0 +偏差)计算结果outprt0,outptr1,outptr2,outptr3。

c++ arm inline-assembly
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您正在修改输入操作数,对编译器说谎。

volatile int nn使编译器每次都从内存重新加载它,而不是在asm语句之后使用应该仍然在寄存器中的值,该语句承诺编译器[nn] "r" (nn)是输入(只读)操作数。

但是你的代码有"subs %[nn], #1


使用"+r"约束(qartxswpoi的副本)。

nn

或者使用具有匹配约束的虚拟输出,例如

int nn_tmp = nn;  // the asm destroys this copy
asm ("..."  : [nn] "+r"(nn_tmp) : ...);

其中int dummy; asm ("..." : "=r"(dummy) : [nn] "0" (nn) : ...); 是虚拟输出的操作数。

你可以在asm中以某种方式保存/恢复"0",但这几乎总是比让编译器在需要时重新实现%[nn]更糟糕。


你通常不需要nn,除非你正在使用指针输入并使用asm volatile clobber,所以一些输出不在"memory""=m"的约束中告诉它整个数组或通过该指针访问的任意大小是RMW操作数。

在你的情况下,内存崩溃可能是最容易的,并且编译器可能很少有空间展开这个语句或CSEing使用相同的输入多次运行它。如果所有输出都未使用,则将其优化掉。


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Tom是正确的,volatile关键字提示您的编译器不应该优化您的操作。在变量声明中,volatile告诉编译器不要优化对该变量的读/写。

您的编译器似乎对其优化具有攻击性,因此如果您为其提供任何分支以避免内联汇编,它将执行此操作。 C编译器非常擅长优化c,但我不确定他们在优化C和散布的复杂装配方面有多好。

这段代码片段没有编译,你还没有给出编译器,所以我不再深入研究。

我会将你的工作示例插入到[dummy_in_out] "+m"( *(float (*)[]) my_array)中,并在添加和删除volatile时对其进行优化。

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