assembly - MIPS中基于指针的阵列访问

Question

在MIPS中，基于指针的数组访问是什么意思？

Answer 1

“基于指针的数组访问”还有其他可能的含义或含义：

您可能有一个指向数组的指针，而不是指向固定地址的数组。实际上，在C / C ++中，“指向数组的指针”通常通常只是指向数组第一个元素的指针。基本上，您有一个数组，该数组是函数的参数，或者是一个指向结构或类的成员的数组的指针：

 void Foo(char a[]); 
   /*or*/ void Foo(char *a);
 struct Bar {  int offset4bytes; char* a; };

通常，当您要使用这样的数组时，该数组的基地址将被加载到寄存器中。

现在说您要访问这样一个数组的元素i，

 char tmp = a[i];

假设r1包含数组地址。 （实际上，可能是调用约定为函数参数指定了一个不同的寄存器。无论编译器发现什么可用于其他代码。）

假设我住在寄存器r2中。

并且，从好的方面来说，让tmp为r3。

在某些指令集上，例如Intel x86，有一个寻址模式，看起来像

  MOV r3, (r2,r1)4

即寻址模式可以添加两个寄存器和一个偏移量（我在结构示例中任意添加了一个字段，以便可以显示出来）。

哎呀，它们甚至可以缩放其中一个寄存器，即所谓的索引寄存器：

  MOV r3, (r2*2,r1)4

还是我更喜欢写

  r3 := load( Memory[r2<<1+r1+4]

但是，MIPS没有这种base + _index * scale + offset寻址模式。大多数MIPS存储器访问指令仅限于寄存器+偏移量。因此，对于MIPS，您可能需要做

  ADDU r10, r1,r1    ; dest on left. r10 = 2*r1
  ADDU r11, r2,r10  
  LB r3,(r11)4

也就是说，您可能必须添加额外的RISC指令，才能以复杂的寻址模式在一个CISC指令中完成x86的功能。但是，这种寻址方式并不常见，因此通常可以避免使用。



此外，即使只是在固定地址处寻址阵列，也可能需要MIPS中的其他指令。 x86指令可以具有32位内存偏移量-在这种情况下，它实际上可能是数组的绝对地址。 MIPS指令的偏移量限制为16位-MIPS指令的宽度为固定宽度，为32位。因此，甚至可能需要单独的指令来访问固定地址处的数组，通常将地址的高位加载到寄存器中。

以及更多-MIPS具有更新的指令，例如LUXC1，具有reg + reg寻址模式。但没有缩放索引，也没有第三个偏移量分量。



由于这种受限的寻址方式，天真的编译器为诸如

   for(int i=0;i<N;i++) {
      this->a[i] = 0;
   }

如果循环包含上面提到的多条指令序列，将是低效的。

像这样的循环

   for(char *p=this->a;p<&(this->a[N]);p++) {
      *p=0;
   }

或者，等效地

   for(char *p=this->a;p<this->a+N;p++) {
      *p;
   }

甚至有时

   for(i=-N,*p=this->a;i<0;i++,p++) {
      *p=0;
   }

可能会更有效率，因为在前两个中，只有一条指令可以进行存储。 （最后一个通常只有遍历多个数组才能获胜。

现在，在一个简单的示例中，任何优秀的编译器都将为您进行此优化。但是有时编译器更喜欢这种基于指针的访问。