c++ - avr-gcc:(看似)简单功能中不需要的序言/结尾

Question

当尝试处理 uint64 中的单个字节时，AVR gcc⁽¹⁾ 给我一个奇怪的序言/结尾，而使用 uint32_t 编写的相同函数给了我一个单个 ret(示例函数是 NOP)。

为什么 gcc 这样做？我该如何删除它？

You can see the code here, in Compiler Explorer .

⁽¹⁾ 来自 Arduino 1.8.9 发行版的 gcc 5.4.0，参数 =-O3 -std=c++11。

源代码:

#include <stdint.h>

uint32_t f_u32(uint32_t x) {
  union y {
    uint8_t p[4];
    uint32_t w;
  };
  return y{ .p = {
    y{ .w = x }.p[0],
    y{ .w = x }.p[1],
    y{ .w = x }.p[2],
    y{ .w = x }.p[3]
  } }.w;
}

uint64_t f_u64(uint64_t x) {
  union y {
    uint8_t p[8];
    uint64_t w;
  };
  return y{ .p = {
    y{ .w = x }.p[0],
    y{ .w = x }.p[1],
    y{ .w = x }.p[2],
    y{ .w = x }.p[3],
    y{ .w = x }.p[4],
    y{ .w = x }.p[5],
    y{ .w = x }.p[6],
    y{ .w = x }.p[7]
  } }.w;
}

为 uint32_t 版本生成的程序集:

f_u32(unsigned long):
  ret

为 uint64_t 版本生成的程序集:

f_u64(unsigned long long):
  push r28
  push r29
  in r28,__SP_L__
  in r29,__SP_H__
  subi r28,72
  sbc r29,__zero_reg__
  in __tmp_reg__,__SREG__
  cli
  out __SP_H__,r29
  out __SREG__,__tmp_reg__
  out __SP_L__,r28
  subi r28,-72
  sbci r29,-1
  in __tmp_reg__,__SREG__
  cli
  out __SP_H__,r29
  out __SREG__,__tmp_reg__
  out __SP_L__,r28
  pop r29
  pop r28
  ret

Answer 1

我不确定这是否是一个好的答案，但这是我能给出的最好答案。 f_u64() 函数的程序集在堆栈上分配 72 个字节，然后再次释放它们(因为这涉及寄存器 r28 和 r29，它们开始保存，最后恢复)。

如果您尝试在没有优化的情况下进行编译(我也跳过了 c++11 标志，我认为这没有任何区别)，那么您将看到 f_u64() 函数首先在堆栈上分配 80 个字节(类似于您在优化代码中看到的开头语句，只是使用 80 个字节而不是 72 个字节):

    in r28,__SP_L__
    in r29,__SP_H__
    subi r28,80
    sbc r29,__zero_reg__
    in __tmp_reg__,__SREG__
    cli
    out __SP_H__,r29
    out __SREG__,__tmp_reg__
    out __SP_L__,r28

这80个字节其实都用上了。首先存储参数 x 的值(8 个字节)，然后进行涉及剩余 72 个字节的大量移动数据。

之后这 80 个字节被释放到堆栈上，类似于优化代码中的关闭语句:

    subi r28,-80
    sbci r29,-1
    in __tmp_reg__,__SREG__
    cli
    out __SP_H__,r29
    out __SREG__,__tmp_reg__
    out __SP_L__,r28

我的猜测是优化器认为可以节省用于存储参数的 8 个字节。因此它只需要 72 个字节。然后它得出结论，所有数据的移动都可以幸免。然而，它没有弄清楚这意味着堆栈上的72字节可以被节省下来。

因此，我最好的选择是这是优化器中的限制或错误(无论您喜欢如何调用它)。在这种情况下，唯一的“解决方案”是尝试打乱真正的代码以找到解决方法或将其作为编译器错误引发。