在 gcc 中，我想通过 asm 代码对 2 个 C 变量进行 128 位 xor：如何？
asm (
"movdqa %1, %%xmm1;"
"movdqa %0, %%xmm0;"
"pxor %%xmm1,%%xmm0;"
"movdqa %%xmm0, %0;"
:"=x"(buff) /* output operand */
:"x"(bu), "x"(buff)
:"%xmm0","%xmm1"
);
但我有一个分段错误错误；这是 objdump 输出：
movq -0x80(%rbp),%xmm2
movq -0x88(%rbp),%xmm3
movdqa %xmm2,%xmm1
movdqa %xmm2,%xmm0
pxor %xmm1,%xmm0
movdqa %xmm0,%xmm2
movq %xmm2,-0x78(%rbp)
如果变量不是 16 字节对齐的，您会看到段错误问题。CPU 无法在未对齐的内存地址之间进行 MOVDQA，并且会生成处理器级别的“GP 异常”，提示操作系统对您的应用程序进行段错误。
您在堆上声明（堆栈、全局）或分配的 C 变量通常不会与 16 字节边界对齐，尽管偶尔您可能会偶然得到一个对齐的边界。您可以使用 __m128 或 __m128i 数据类型指示编译器确保正确对齐。每一个都声明了一个正确对齐的 128 位值。
此外，阅读 objdump，看起来编译器用代码包装了 asm 序列，以使用 MOVQ 指令将操作数从堆栈复制到 xmm2 和 xmm3 寄存器，然后让您的 asm 代码将值复制到 xmm0 和 xmm1。在对 xmm0 进行异或运算后，包装器仅将结果复制到 xmm2，然后再将其复制回堆栈。总的来说，效率不是很高。MOVQ 一次复制 8 个字节，并期望（在某些情况下）一个 8 字节对齐的地址。获取未对齐的地址，它可能会像 MOVDQA 一样失败。然而，包装器代码将对齐的偏移量（-0x80、-0x88 和后来的 -0x78）添加到 BP 寄存器，它可能包含也可能不包含对齐值。总的来说，生成的代码中没有对齐的保证。
以下确保参数和结果存储在正确对齐的内存位置，并且似乎工作正常：
#include <stdio.h>
#include <emmintrin.h>
void print128(__m128i value) {
int64_t *v64 = (int64_t*) &value;
printf("%.16llx %.16llx\n", v64[1], v64[0]);
}
void main() {
__m128i a = _mm_setr_epi32(0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x10ffff00), /* low dword first! */
b = _mm_setr_epi32(0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff),
x;
asm (
"movdqa %1, %%xmm0;" /* xmm0 <- a */
"movdqa %2, %%xmm1;" /* xmm1 <- b */
"pxor %%xmm1, %%xmm0;" /* xmm0 <- xmm0 xor xmm1 */
"movdqa %%xmm0, %0;" /* x <- xmm0 */
:"=x"(x) /* output operand, %0 */
:"x"(a), "x"(b) /* input operands, %1, %2 */
:"%xmm0","%xmm1" /* clobbered registers */
);
/* printf the arguments and result as 2 64-bit hex values */
print128(a);
print128(b);
print128(x);
}
使用 (gcc, ubuntu 32 位) 编译
gcc -msse2 -o app app.c
输出：
10ffff0000ffff00 00ffff0000ffff00
0000ffff0000ffff 0000ffff0000ffff
10ff00ff00ff00ff 00ff00ff00ff00ff
在上面的代码中，_mm_setr_epi32 用于用 128 位值初始化a和b，因为编译器可能不支持 128 个整数文字。
print128 写出 128 位整数的十六进制表示，因为 printf 可能无法这样做。
以下内容较短，避免了一些重复复制。编译器添加其隐藏的包装 movdqa 以使 pxor %2,%0 神奇地工作，而无需您自己加载寄存器：
#include <stdio.h>
#include <emmintrin.h>
void print128(__m128i value) {
int64_t *px = (int64_t*) &value;
printf("%.16llx %.16llx\n", px[1], px[0]);
}
void main() {
__m128i a = _mm_setr_epi32(0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x10ffff00),
b = _mm_setr_epi32(0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff);
asm (
"pxor %2, %0;" /* a <- b xor a */
:"=x"(a) /* output operand, %0 */
:"x"(a), "x"(b) /* input operands, %1, %2 */
);
print128(a);
}
像以前一样编译：
gcc -msse2 -o app app.c
输出：
10ff00ff00ff00ff 00ff00ff00ff00ff
或者，如果您想避免使用内联程序集，您可以改用SSE 内在函数(PDF)。这些是内联函数/宏，它们使用类似 C 的语法封装 MMX/SSE 指令。_mm_xor_si128 将您的任务减少到一次调用：
#include <stdio.h>
#include <emmintrin.h>
void print128(__m128i value) {
int64_t *v64 = (int64_t*) &value;
printf("%.16llx %.16llx\n", v64[1], v64[0]);
}
void main()
{
__m128i x = _mm_xor_si128(
_mm_setr_epi32(0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x00ffff00, 0x10ffff00), /* low dword first !*/
_mm_setr_epi32(0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff, 0x0000ffff));
print128(x);
}
编译：
gcc -msse2 -o app app.c
输出：
10ff00ff00ff00ff 00ff00ff00ff00ff
嗯，为什么不使用__builtin_ia32_pxor内在函数？
在后期模型 gcc（我的是 4.5.5）下，选项 -O2 或更高版本意味着-fstrict-aliasing导致上面给出的代码抱怨：
supersuds.cpp:31: warning: dereferencing pointer ‘v64’ does break strict-aliasing rules
supersuds.cpp:30: note: initialized from here
这可以通过提供额外的类型属性来解决，如下所示：
typedef int64_t __attribute__((__may_alias__)) alias_int64_t;
void print128(__m128i value) {
alias_int64_t *v64 = (int64_t*) &value;
printf("%.16lx %.16lx\n", v64[1], v64[0]);
}
我首先直接尝试了没有typedef的属性。它被接受了，但我仍然收到警告。typedef 似乎是魔法的必要组成部分。
顺便说一句，这是我在这里的第二个答案，我仍然讨厌我还不能告诉我被允许在哪里编辑的事实，所以我无法将它发布到它所属的地方。
还有一件事，在 AMD64 下，需要将 %llx 格式说明符更改为 %lx。