使用 gcc -O1 优化检查 unsigned int 中是否设置了第 31 位

Question

我正在使用 gcc 为 32 位处理器编译 C 代码。它适用于 -O0 优化，但是使用 -O1(也尝试过 -Ofast)它会产生不正确的输出。

void foo()
{
    volatile unsigned int *reg = (volatile unsigned int *)0x1000;
    unsigned int reg_value;
    unsigned int busy;

    do {
        reg_value = *reg;
        busy = (reg_value & 0x80000000U);
    } while (busy == 0);
}

使用 -O1 编译器生成:

1030cea6 <foo>:
1030cea6:   a1 00 10 00 00          mov    0x1000,%eax
1030ceab:   85 c0                   test   %eax,%eax
1030cead:   79 f7                   jns    1030cea6 <foo>
1030ceaf:   c3                      ret

此输出的问题是“test %eax,%eax”检查所有 32 位，而不仅仅是第 31 位。

使用 -O0 编译器生成:

10312b6d:   55                      push   %ebp
10312b6e:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
10312b70:   83 ec 10                sub    $0x10,%esp
10312b73:   c7 45 fc 00 10 00 00    movl   $0x1000,-0x4(%ebp)
10312b7a:   8b 45 fc                mov    -0x4(%ebp),%eax
10312b7d:   8b 00                   mov    (%eax),%eax
10312b7f:   89 45 f8                mov    %eax,-0x8(%ebp)
10312b82:   8b 45 f8                mov    -0x8(%ebp),%eax
10312b85:   25 00 00 00 80          and    $0x80000000,%eax
10312b8a:   89 45 f4                mov    %eax,-0xc(%ebp)
10312b8d:   83 7d f4 00             cmpl   $0x0,-0xc(%ebp)
10312b91:   74 e7                   je     10312b7a <foo+0xd>
10312b93:   90                      nop
10312b94:   c9                      leave
10312b95:   c3                      ret

此输出看起来不错，因为 和 $0x80000000,%eax 将检查限制为仅位 31。

如果我更改代码以检查位 30 而不是位 31 (busy = (reg_value & 0x40000000U))，-O1 会产生正确的输出:

1030cea6:   a1 00 10 00 00          mov    0x1000,%eax
1030ceab:   a9 00 00 00 40          test   $0x40000000,%eax
1030ceb0:   74 f4                   je     1030cea6 <foo>
1030ceb2:   c3                      ret

我的猜测是这与签名有关，但是我的变量都是未签名的。

我的问题是如何使用 -O1 生成正确的编译器输出(实际上将检查限制为仅第 31 位)？

Answer 1

这是一个完全正确的优化。 test eax, eax 会将 SF(符号标志)设置为 eax 的最高有效位；如果 SF = 0，jns 将跳转，因此函数将在未设置 eax 的 MSB 时循环(这正是您想要的)。