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我们认为我们在架构上使用GCC（或GCC兼容）编译器，并且、、和是用于指令输入和输出的变量（或）（如这里）。X86_64eaxebxecxedxlevelunsigned intunsigned int*

asm("CPUID":::);
asm volatile("CPUID":::);
asm volatile("CPUID":::"memory");
asm volatile("CPUID":"=a"(eax),"=b"(ebx),"=c"(ecx),"=d"(edx)::"memory");
asm volatile("CPUID":"=a"(eax):"0"(level):"memory");
asm volatile("CPUID"::"a"(level):"memory"); // Not sure of this syntax
asm volatile("CPUID":"=a"(eax),"=b"(ebx),"=c"(ecx),"=d"(edx):"0"(level):"memory");
asm("CPUID":"=a"(eax),"=b"(ebx),"=c"(ecx),"=d"(edx):"0"(level):"memory");
asm volatile("CPUID":"=a"(eax),"=b"(ebx),"=c"(ecx),"=d"(edx):"0"(level));
  • 我不习惯内联汇编语法，我想知道所有这些调用之间有什么区别，在我只想CPUID用作序列化指令的上下文中（例如，指令的输出不会做任何事情） .
  • 其中一些调用会导致错误吗？
  • 这些调用中的哪一个最适合（假设我希望开销尽可能小，但同时可能是“最强”的序列化）？
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首先，lfence可能与 一样强序列化cpuid，也可能不是。如果您关心性能，请检查并查看是否可以找到lfence足够强大的证据（至少对于您的用例而言）。如果两者都不足以在 AMD 和 Intel 上进行序列化，则可能甚至使用两者都mfence; lfence可能比 更好。（我不确定，请参阅我的链接评论）。cpuidmfencelfence

2. 是的，所有不告诉编译器 asm 语句写入 E[AD]X 的都是危险的，并且可能会导致难以调试的怪异。（即您需要使用（虚拟）输出操作数或破坏者）。

您需要volatile，因为您希望执行 asm 代码以产生序列化的副作用，而不是产生输出。

如果您不想将 CPUID 结果用于任何事情（例如，通过序列化和查询某些内容来执行双重任务），您应该简单地将寄存器列为 clobber，而不是输出，因此您不需要任何 C 变量来保存结果.

// volatile is already implied because there are no output operands
// but it doesn't hurt to be explicit.

// Serialize and block compile-time reordering of loads/stores across this
asm volatile("CPUID"::: "eax","ebx","ecx","edx", "memory");

// the "eax" clobber covers RAX in x86-64 code, you don't need an #ifdef __i386__

我想知道所有这些电话之间有什么区别

首先，这些都不是“电话”。它们是 asm语句，并内联到您使用它们的函数中。CPUID 本身也不是“调用”，尽管我猜您可以将其视为调用内置于 CPU 的微码函数。但是按照这个逻辑，每条指令都是一个“调用”，例如mul rcx在 RAX 和 RCX 中接受输入，并在 RDX:RAX 中返回。

前三个（以及后一个没有输出，只有一个level输入）在不告诉编译器的情况下通过 RDX 破坏 RAX。它将假设这些寄存器仍然保存它保存在其中的任何内容。它们显然无法使用。

asm("CPUID":"=a"(eax),"=b"(ebx),"=c"(ecx),"=d"(edx):"0"(level):"memory");如果您不使用任何输出，（没有volatile）将优化掉。如果你确实使用它们，它仍然可以被吊出循环。优化器将非volatileasm 语句视为没有副作用的纯函数。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html#index-asm-volatile

它有一个内存破坏器，但是（我认为）这并不能阻止它优化，它只是意味着如果/何时/它确实运行，它可能读/写的任何变量都会同步到内存，所以内存内容匹配 C 抽象机在那时的内容。不过，这可能会排除没有被占用地址的当地人。

asm("" ::: "memory")与 非常相似std::atomic_thread_fence(std::memory_order_seq_cst)，但请注意，该asm语句没有输出，因此是隐含的volatile. 这就是为什么它没有被优化掉，而不是因为"memory"clobber本身。 带有内存破坏器的 ( ) asm 语句是一个编译器屏障，可防止在其上重新排序加载或存储。volatile

优化器根本不关心第一个字符串文字中的内容，只关心约束/clobbers，因此asm volatile("anything" ::: register clobbers, "memory")也是仅编译时的内存屏障。我假设这是您想要的，用于序列化一些内存操作。

"0"(level)是第一个操作数 ( "=a") 的匹配约束。您同样可以编写"a"(level)，因为在这种情况下，编译器无法选择要选择的寄存器；输出约束只能由 满足eax。您也可以用作"+a"(eax)输出操作数，但是您必须eax=level在 asm 语句之前设置。x87 堆栈的东西有时需要匹配约束而不是读写操作数；我认为这曾在一个 SO 问题中出现过。但除了像这样奇怪的东西之外，优点是能够使用不同的 C 变量进行输入和输出，或者根本不使用变量作为输入。（例如文字常量或左值（表达式））。

无论如何，告诉编译器提供输入可能会导致额外的指令，例如会level=0导致. 如果之前不需要任何归零的寄存器，这将是对指令的浪费。通常对输入进行异或归零会破坏对先前值的依赖，但这里 CPUID 的全部意义在于它正在序列化，因此它必须等待所有先前的指令完成执行。确保早点准备是没有意义的；如果您不关心输出，甚至不要告诉编译器您的 asm 语句需要输入xoreaxeax. 编译器使得在没有开销的情况下使用未定义/未初始化的值变得困难或不可能；有时未初始化 C 变量会导致从堆栈中加载垃圾或将寄存器清零，而不是仅使用寄存器而不先写入寄存器。

于 2018-01-30T14:27:09.590 回答