assembly - 简单ARM汇编代码分析

Question

我开始使用 GNU 工具链学习 ARM 汇编语言，并使用以下代码用 C 创建了一个非常简单的函数示例:

#include <stdint.h>

    uint32_t *a;
    uint32_t *b;
    uint32_t *c;

     __attribute__((naked)) void f() {

             *a += *c;
             *b += *c;
       }

在终端中使用此命令查看汇编代码后:

arm-none-eabi-gcc -O1 -S -std=c99 example.c -o -

这就是结果:

    @ Function supports interworking.
    @ Naked Function: prologue and epilogue provided by programmer.
    @ args = 0, pretend = 0, frame = 0
    @ frame_needed = 0, uses_anonymous_args = 0
    ldr r3, .L2
    ldr r2, .L2+4
    ldr r3, [r3]
    ldr r2, [r2] ; r2 <- &(*c)
    ldr ip, [r3]
    ldr r0, [r2] ; r0 <- *c
    ldr r1, .L2+8
    add r0, ip, r0
    str r0, [r3]
    ldr r3, [r1]
    ldr r2, [r2] ; why make the same thing 
    ldr r1, [r3]
    add r2, r1, r2
    str r2, [r3]
.L3:
    .align  2
.L2:
    .word   a
    .word   c
    .word   b
    .size   f, .-f
    .comm   c,4,4
    .comm   b,4,4
    .comm   a,4,4

我的问题是为什么编译器加载两倍于指针c的地址，如果我很好理解的话，那就是这一行

ldr  r2, [r2] 

我找不到编译器复制此代码的充分理由。提前致谢。

Answer 1

如果您的指针别名，则需要两次取消引用。考虑一下如果您有 a == c，您的算法会做什么。如果它们不能别名，您需要添加一些 restrict 关键字。下面是一个按照您期望的方式进行优化的示例:

#include <stdint.h>

void f(uint32_t * restrict a, uint32_t * restrict b, uint32_t * restrict c)
{
    *a += *c;
    *b += *c;
}

和汇编输出(我的评论):

00000000 <f>:
   0:   e5922000    ldr r2, [r2]     // r2 = *c
   4:   e5903000    ldr r3, [r0]     // r3 = *a
   8:   e0833002    add r3, r3, r2   // r3 = r3 + r2 = *a + *c
   c:   e5803000    str r3, [r0]     // *a = r3 = *a + *c
  10:   e5910000    ldr r0, [r1]     // r0 = *b
  14:   e0800002    add r0, r0, r2   // r0 = r0 + r2 = *b + *c
  18:   e5810000    str r0, [r1]     // *b = r0 = *b + *c
  1c:   e12fff1e    bx  lr

编辑:这里是一个更像您原始示例的示例，第一个没有 restrict 关键字，第二个带有，这次采用 GCC 的输出格式。

示例一(不带 restrict 关键字)代码:

#include <stdint.h>

__attribute__((naked))
void f(uint32_t *a, uint32_t *b, uint32_t *c)
{
    *a += *c;
    *b += *c;
}

输出:

f:
    ldr ip, [r0, #0]
    ldr r3, [r2, #0]
    add r3, ip, r3
    str r3, [r0, #0]
    ldr r0, [r1, #0]
    ldr r3, [r2, #0]
    add r3, r0, r3
    str r3, [r1, #0]

示例二(带有restrict关键字)代码:

#include <stdint.h>

__attribute__((naked))
void f(uint32_t * restrict a, uint32_t * restrict b, uint32_t * restrict c)
{
    *a += *c;
    *b += *c;
}

输出:

f:
    ldr r3, [r2, #0]
    ldr ip, [r1, #0]
    ldr r2, [r0, #0]
    add r2, r2, r3
    add r3, ip, r3
    str r2, [r0, #0]
    str r3, [r1, #0]

对 c 的第二次解引用不在第二个程序中，因此将其缩短了一条指令。