c - ARM 程序集 : can’t find a register in class ‘GENERAL_REGS’ while reloading ‘asm’

Question

我正在尝试在 ARM Cortex-a8 上的 ARM 汇编中实现一个将 32 位操作数与 256 位操作数相乘的函数。问题是我的寄存器用完了，我不知道如何减少这里使用的寄存器的数量。这是我的功能:

typedef struct UN_256fe{

uint32_t uint32[8];

}UN_256fe;

typedef struct UN_288bite{

uint32_t uint32[9];

}UN_288bite;
void multiply32x256(uint32_t A, UN_256fe* B, UN_288bite* res){

asm (

        "umull          r3, r4, %9, %10;\n\t"
        "mov            %0, r3;         \n\t"/*res->uint32[0] = r3*/
        "umull          r3, r5, %9, %11;\n\t"
        "adds           r6, r3, r4;     \n\t"/*res->uint32[1] = r3 + r4*/
        "mov            %1, r6;         \n\t"
        "umull          r3, r4, %9, %12;\n\t"
        "adcs           r6, r5, r3;     \n\t"
        "mov            %2, r6;         \n\t"/*res->uint32[2] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %13;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %3, r6;         \n\t"/*res->uint32[3] = r6*/
        "umull          r3, r4, %9, %14;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r5;     \n\t"
        "mov            %4, r6;         \n\t"/*res->uint32[4] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %15;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %5, r6;         \n\t"/*res->uint32[5] = r6*/
        "umull          r3, r4, %9, %16;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r5;     \n\t"
        "mov            %6, r6;         \n\t"/*res->uint32[6] = r6*/
        "umull          r3, r5, %9, %17;\n\t"
        "adcs           r6, r3, r4;     \n\t"
        "mov            %7, r6;         \n\t"/*res->uint32[7] = r6*/
        "adc            r6, r5, #0 ;    \n\t"
        "mov            %8, r6;         \n\t"/*res->uint32[8] = r6*/

        : "=r"(res->uint32[8]), "=r"(res->uint32[7]), "=r"(res->uint32[6]), "=r"(res->uint32[5]), "=r"(res->uint32[4]),
           "=r"(res->uint32[3]), "=r"(res->uint32[2]), "=r"(res->uint32[1]), "=r"(res->uint32[0])
         : "r"(A), "r"(B->uint32[7]), "r"(B->uint32[6]), "r"(B->uint32[5]),
           "r"(B->uint32[4]), "r"(B->uint32[3]), "r"(B->uint32[2]), "r"(B->uint32[1]), "r"(B->uint32[0]), "r"(temp)
         : "r3", "r4", "r5", "r6", "cc", "memory");

}

EDIT-1:我根据第一条评论更新了我的破坏列表，但仍然遇到相同的错误

Answer 1

一个简单的解决方案是打破这个问题并且不使用“clobber”。将变量声明为“tmp1”等。尽量不要使用任何mov语句；如果需要的话，让编译器这样做。编译器将使用一种算法来找出最佳的信息“流”。如果使用'clobber'，则不能重用寄存器。现在的情况是，在汇编器执行之前先加载所有内存。这很糟糕，因为您希望内存/CPU ALU 进行管道化。

void multiply32x256(uint32_t A, UN_256fe* B, UN_288bite* res) 
{

  uint32_t mulhi1, mullo1;
  uint32_t mulhi2, mullo2;
  uint32_t tmp;

  asm("umull          %0, %1, %2, %3;\n\t"
       : "=r" (mullo1), "=r" (mulhi1)
       : "r"(A), "r"(B->uint32[7])
  );
  res->uint32[8] = mullo1; /* was 'mov %0, r3; */
  volatile asm("umull          %0, %1, %3, %4;\n\t"
      "adds           %2, %5, %6;     \n\t"/*res->uint32[1] = r3 + r4*/
     : "=r" (mullo2), "=r" (mulhi2), "=r" (tmp)
     : "r"(A), "r"(B->uint32[6]), "r" (mullo1), "r"(mulhi1)
     : "cc"
    );
  res->uint32[7] = tmp; /* was 'mov %1, r6; */
  /* ... etc */
}

“gcc 内联汇编器”的全部目的不是直接在“C”文件中编写汇编器代码。就是利用编译器的寄存器分配逻辑AND做一些在‘C’中不容易完成的事情。在您的案例中使用进位逻辑。

通过不将其设为一个巨大的“asm”子句，编译器可以在需要新寄存器时安排从内存的加载。它还会将您的“UMULL”ALU 事件与加载/存储单元进行管道连接。

只有当指令隐式破坏特定寄存器时，才应使用 clobber。您还可以使用类似的内容，

register int *p1 asm ("r0");

并将其用作输出。但是，除了那些可能改变堆栈的指令之外，我不知道有任何像这样的 ARM 指令，并且您的代码当然不使用这些指令和进位。

GCC 知道如果将内存列为输入/输出，内存就会发生变化，因此您不需要内存破坏器。事实上，这是有害的，因为内存破坏者是 compiler memory barrier当编译器能够为后者安排内存时，这将导致内存被写入。

<小时/>

道德是使用 gcc 内联汇编器与编译器一起工作。如果您使用汇编程序编写代码并且有大量例程，则寄存器的使用可能会变得复杂且令人困惑。典型的汇编编码器在每个例程的寄存器中仅保留一件事，但这并不总是寄存器的最佳用途。当代码大小变大时，编译器将以一种相当智能的方式对数据进行洗牌，这种方式很难被击败(在我看来，手工代码不太令人满意)。

您可能想查看the GMP library它有很多方法可以有效地解决与您的代码相同的问题。