C代碼分析

這裏是我寫在64位linux機器上的函數。C代碼分析

void myfunc(unsigned char* arr) //array of 8 bytes is passed by reference 
{ 
    unsigned long a = 0; //8 bytes 
    unsigned char* LL = (unsigned char*) &a; 

    LL[0] = arr[6]; 
    LL[1] = arr[3]; 
    LL[2] = arr[1]; 
    LL[3] = arr[7]; 
    LL[4] = arr[5]; 
    LL[5] = arr[4]; 
    LL[6] = arr[0]; 
    LL[7] = arr[2]; 
}

現在我的問題是：

威爾變量「a」被存儲在一個寄存器，使得它不會被一次又一次地從RAM或chache訪問？
在64位體系結構上工作時，我應該假設'arr'數組將被存儲在一個寄存器中，因爲函數參數存儲在一個64位體系結構的寄存器中？
指針類型轉換的效率如何？我的猜測是它應該效率低下？

任何幫助將appriciated。

問候

來源

2010-10-01 Jewel Thief

a無法存儲在寄存器中，因爲您已經使用了它的地址。（valdo正確地指出，一個非常聰明的編譯器可能優化數組訪問到位操作，並將a留在一個寄存器中，但我從來沒有見過編譯器這樣做，我不確定它會變得更快）。
arr（指針本身）存儲在一個寄存器（%edi，在amd64上）。內存中的的內容。

指針類型鑄造本身通常根本不產生任何代碼。然而，用類型轉換來做愚蠢的事情會導致非常低效的代碼，甚至導致代碼的行爲未定義。

它看起來像你試圖排列一個數組中的字節，然後將它們推到一個數字，並且你的例子生成的機器代碼不是非常糟糕的。 David建議使用shift和mask操作，而不是這樣（如果你的代碼需要在一個big-endian機器上運行，這也可以避免問題），並且還有SSE向量排列指令，但是我聽說他們很友善的痛苦使用。順便說一句，你應該使你的示例函數的返回類型爲unsigned long，並將return a;放在最後;那麼你可以使用gcc -O2 -S，看看你從編譯中得到了什麼。沒有改變返回a，GCC將愉快地優化功能的整個身體，因爲它沒有外部可見的副作用。

來源

2010-10-01 18:08:51 zwol

好，所以'a'或'arr'都不會存儲在寄存器中。這個代碼中的緩存命中呢？我能否假設讀寫變量'arr'和'a'產生100％緩存命中？ – 2010-10-01 18:31:11

是的，這可能是一個安全的假設 - 我能想到的唯一的事情就是如果你在函數中間切換上下文非常不幸，那麼當控制回到你的過程時，它們可能不會再被緩存了。 – zwol 2010-10-01 18:34:24

你可能會做的更好使用顯式移位和掩碼指令來實現這一點，而不是使用數組索引。

數組操作將使編譯器難以使用寄存器，因爲通常沒有指令執行諸如「從寄存器A的第3個字節裝入8位」的指令。（一個優化編譯器可能找出可以用shift/mask來做到這一點，但我不確定它有多可能）。

來源

2010-10-01 18:08:16

關於變量a將被存儲在寄存器中的問題是一個優化問題。由於沒有volatile修飾符恕我直言智能編譯器會做到這一點。
這是一個調用約定的問題。如果按照慣例，單個指針參數被傳送到一個寄存器中 - 那麼將是arr。
指針類型轉換不是CPU解釋的操作。沒有爲它生成的代碼。它只是編譯器關於你的意思的信息。

（其實有時鑄造確實會產生額外的代碼，但是這涉及到多重繼承和多態）

來源

2010-10-01 18:13:34 valdo

GCC不會將'a'優化成一個寄存器，而且我不確定在這種情況下它會更快。我提交了http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=45861看看他們的想法。 – zwol 2010-10-01 18:35:43

扎克！我在海灣合作委員會網站看到過你的帖子。您在C文件中編寫的第二個按位操作函數在char數組上進行了大量類型轉換。你能告訴我這些類型的鑄件應該是多麼膨脹嗎？對不起，我不太瞭解彙編代碼，所以無法讀取它。 – 2010-10-01 18:49:25

你爲什麼如此擔心類型轉換的成本？一般來說，使用C來投射零或一條指令。它們完全不像高級語言中的轉換操作。（在這種情況下，它們本身並不做任何事情，但是它們強制編譯器發出在寄存器的整個寬度上運行的移位指令 - 這是必要的，或者所有的移位都會產生零，而不是所有你想要的。） – zwol 2010-10-02 01:41:20

取決於你的優化級別。您可以檢查程序集以回答您的問題。使用gcc，使用「-S」標誌。

gcc -S -O0 -o /tmp/xx-O0.s /tmp/xx.c 
gcc -S -O3 -o /tmp/xx-O3.s /tmp/xx.c

生成的組件是完全不同。（請務必將return a;更改爲Zack建議的更改。）

另請參閱this message關於如何生成混合c /彙編列表（通過優化快速變得無用）的提示。

來源

2010-10-01 18:22:24 bstpierre

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