这个比较交换函数中的内联汇编是如何工作的？ （ARM 上的 %H 修饰符）

Question

static inline unsigned long long __cmpxchg64(unsigned long long *ptr,unsigned long long old,unsigned long long new)
{
    unsigned long long oldval;
    unsigned long res;
    prefetchw(ptr);
    __asm__ __volatile__(
"1: ldrexd      %1, %H1, [%3]\n"
"   teq     %1, %4\n"
"   teqeq       %H1, %H4\n"
"   bne     2f\n"
"   strexd      %0, %5, %H5, [%3]\n"
"   teq     %0, #0\n"
"   bne     1b\n"
"2:"
    : "=&r" (res), "=&r" (oldval), "+Qo" (*ptr)
    : "r" (ptr), "r" (old), "r" (new)
    : "cc");
    return oldval;
}

我在 gnu 手册（扩展扩展汇编）中发现“%H1”中的“H”意味着“向可偏移表内存引用添加 8 个字节”。

但是我认为如果我想将双字长数据加载到oldval（一个long long值），应该在'%1'（oldval的低32位）上添加4个字节作为oldval的高32位。那么我的错误是什么？

Answer 1

我在gnu手册（扩展扩展asm）中发现“%H1”中的“H”意味着“向偏移表内存引用添加8个字节”。

模板修饰符表仅适用于 x86。不适用于ARM。

不幸的是，ARM 的模板修饰符没有记录在 GCC 手册中（尽管它们适用于 AArch64），但它们在 armclang 手册中定义，并且据我所知，GCC 符合这些定义。所以这里的

H

模板修饰符的正确含义是：

操作数必须使用r约束，并且必须是64位整数或浮点类型。操作数被打印为保存一半值的最高编号寄存器。

现在这是有道理的。内联汇编的操作数 1 是

oldval

，其类型为

unsigned long long

，64 位，因此编译器将为其分配两个连续的 32 位通用寄存器。假设它们是

r4

和

r5

，如 这个编译输出 所示。然后

%1

将扩展为

r4

，

%H1

将扩展为

r5

，这正是

ldrexd

指令所需要的。同样，

%4, %H4

扩展为

r2, r3

，

%5, %H5

扩展为

fp, ip

，它们是r11, r12的

替代名称

。

frant 的答案解释了比较交换应该做什么。 （拼写

cmpxchg

可能来自 x86 比较交换指令的助记符。）如果您现在通读代码，您应该会发现它正是这样做的。如果

teq; teqeq; bne

和

ldrexd

不相等，则

strexd

和

old

之间的

*ptr

将中止存储。如果独占存储失败，

teq; bne

之后的

strexd

将导致重试，如果存在对

*ptr

的干预访问（由另一个核心、中断处理程序等），就会发生这种情况。这就是确保原子性的方式。