assembly - Dlang - 理解汇编中的 std.cycle()

Question

import std.range : cycle;
void foo() pure @safe {
    cycle([1, 2]);
}

今天遇到一个用D语言写的程序。我试图从一个简单的函数开始理解它的汇编代码。

来自 the asm output on the D compiler explorer :

pure nothrow @nogc @safe std.range.Cycle!(int[]).Cycle std.range.cycle!(int[]).cycle(int[]):
 push   rbp
 mov    rbp,rsp
 sub    rsp,0x40
 mov    QWORD PTR [rbp-0x20],rdi
 mov    QWORD PTR [rbp-0x10],rsi
 mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rdx
 ... rest of the function

我试图读它几次，但不明白为什么 std.range.cycle()获取 3 个参数( RDI 、 RSI 和 RDX )，或者我的范围在哪里( [1, 2] )。它不是类 C 的结构吗？

还是我错过了什么？

Answer 1

看起来您正在使用 x86-64 SystemV ABI，它基于 rdi 和 rsi 进行 arg 传递，因为 Windows 64 位 ABI 使用不同的 regs。见x86标记 wiki 以获得 ABI 文档的链接，或查看 the current revision here .

按值传递的小对象(如结构)进入多个整数寄存器。按值返回大对象(超过 128 位)还使用指向调用者分配的空间的隐藏指针，而不是打包到 RDX:RAX 中。这就是你的函数中发生的事情。

基于 asm 和 docs ，我认为一个 Cycle 对象具有三个值:开始、结束和索引。我根本不知道D，但它是有道理的。由于它们都是 64 位的，因此它太大而无法放入 RDX:RAX，因此它由隐藏指针返回。

Cycle() 入口的 arg 传递寄存器是 :

RDI:指向返回值的“隐藏”指针(这是一个由三个 64 位整数组成的结构)

RSI:Range arg 的第一个成员(我称之为 range_start)

RDX:Range arg 的第二个成员(我称之为 range_end)

我启用了优化以在没有太多噪音的情况下获得更具可读性的 asm，但不幸的是，看起来这个 D 编译器没有 clang 或 gcc 复杂得多。与 -O -release -inline (正如 this page 所推荐的)，它仍然对堆栈进行大量存储/重新加载。

pure nothrow @nogc @safe std.range.Cycle!(int[]).Cycle std.range.cycle!(int[]).cycle(int[]):
 sub    rsp,0x28
 mov    QWORD PTR [rsp+0x20],rdi        # hidden first arg (return-value pointer).
 mov    QWORD PTR [rsp+0x8],0x0         # totally useless: overwritten without read

 mov    QWORD PTR [rsp+0x10],0x0        # totally useless: same.

 mov    QWORD PTR [rsp+0x8],rsi         # first "real" arg
 mov    QWORD PTR [rsp+0x10],rdx        # second "real" arg
 xor    eax,eax
 xor    edx,edx                         # zero rax:rdx.  Perhaps from the index=0 default when you only use one arg?
 div    QWORD PTR [rsp+0x8]             # divide 0 by first arg of the range.
 mov    QWORD PTR [rsp+0x18],rdx        # remainder of (index / range_start), I guess.
 lea    rsi,[rsp+0x8]                   # RSI=pointer to where range_start, range_end, and index/range_start were stored on the stack.
 movs   QWORD PTR es:[rdi],QWORD PTR ds:[rsi]  # copy to the dst buffer.  A smart compiler would have stored there in the first place, instead of to local scratch and then copying.
 movs   QWORD PTR es:[rdi],QWORD PTR ds:[rsi]  # movs is not very efficient, this is horrible code.
 movs   QWORD PTR es:[rdi],QWORD PTR ds:[rsi]
 mov    rax,QWORD PTR [rsp+0x20]        # mov rax, rdi  before those MOVS instructions would have been much more efficient.
 add    rsp,0x28
 ret    

ABI 要求返回大对象的函数返回 RAX 中的隐藏指针，因此调用者不必单独保留指向返回缓冲区的指针的副本。这就是函数设置 RAX 的原因。

一个好的编译器会这样做 :

std.range.Cycle...:
   mov    [rdi], rsi           # cycle_start
   mov    [rdi+0x8], rdx       # cycle_end
   mov    [rdi+0x10], 0        # index
   mov    rax, rdi
   ret

或者只是完全内联对 Cycle 的调用，因为它很简单。实际上，我认为它确实内联到了 foo() 中，但是仍然发出了 cycle() 的独立定义。

我们不知道哪两个函数 foo()调用，因为编译器资源管理器似乎正在反汇编 .o (不是链接的二进制文件)而不解析符号。所以调用偏移量是 00 00 00 00 ，链接器的占位符。但它可能正在调用内存分配函数，因为它使用 esi=2 和 edi=0 进行调用。 ( Using mov edi, 0 in optimizing release mode! Yuck!)。调用目标显示为下一条指令，因为那是 call's rel32 displacement从算起。

希望 LDC或 GDC做得更好，因为它们基于现代优化后端(LLVM 和 gcc)，但是您链接的编译器资源管理器站点没有安装这些编译器。如果有另一个基于 Matt Godbolt's compiler explorer code 的站点，但是对于其他 D 编译器，那会很酷。