C 取消引用指针前空检查上的条件移动指令

我正在进行CSAPP的练习3.61，它需要编写一个非常简单的函数，在尝试取消引用指针之前检查指针是否为空，该函数应该基于条件移动指令而不是跳转。以下是我在网上找到的一个例子：

long cond（长*p）{
返回（！p）？0:*p；
}

根据权利要求，该函数可以编译成以下程序集：

cond:
    xor eax, eax
    test rdi, rdi
    cmovne rax, QWORD PTR [rdi]
    ret

我正在WSL上的Ubuntu18.04上运行GCC 7.3.0（来自APT包

GCC/bionic更新，现在是4:7.3.0-3ubuntu2.1 amd64

）。计算机运行在Intel Coffee Lake（即第8代Core-i）处理器上

我尝试了以下命令：

gcc -S a.c -O3
gcc -S a.c -O3 -march=x86-64
gcc -S a.c -O3 -march=core2
gcc -S a.c -O3 -march=k8

老实说，我无法在生成的

a.s

文件中观察到任何差异，因为它们看起来都像

cond:
    xorl    %eax, %eax
    testq   %rdi, %rdi
    je      .L1
    movq    (%rdi), %rax
.L1:
    ret

有没有可能拥有这样一个编译成条件移动的函数，而不需要跳转

---

编辑：如注释中所述，CMOVxx系列指令无条件加载操作数，并且只有实际的赋值操作是有条件的，因此将

*p

（或

（%rdi）

）作为CMOV的源操作数是不可能的，对吗

---

声明已打开，但我认为它无效。

这是一个无分支版本：

inline long* select(long* p, long* q) {
    uintptr_t a = (uintptr_t)p;
    uintptr_t b = (uintptr_t)q;
    uintptr_t c = !a;
    uintptr_t r = (a & (c - 1)) | (b & (!c - 1));
    return (long*)r;
}

long cond(long* p) {
    long t = 0;
    return *select(p, &t);
}

gcc-8.2的组装：

cond(long*):
        mov     QWORD PTR [rsp-8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        sete    al
        lea     rdx, [rax-1]
        neg     rax
        and     rdi, rdx
        lea     rdx, [rsp-8]
        and     rax, rdx
        or      rdi, rax
        mov     rax, QWORD PTR [rdi]
        ret

clang-7的组装：

cond(long*):                              # @cond(long*)
        mov     qword ptr [rsp - 8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        lea     rcx, [rsp - 8]
        cmovne  rcx, rax
        or      rcx, rdi
        mov     rax, qword ptr [rcx]
        ret

---

以下是无分支版本：

inline long* select(long* p, long* q) {
    uintptr_t a = (uintptr_t)p;
    uintptr_t b = (uintptr_t)q;
    uintptr_t c = !a;
    uintptr_t r = (a & (c - 1)) | (b & (!c - 1));
    return (long*)r;
}

long cond(long* p) {
    long t = 0;
    return *select(p, &t);
}

gcc-8.2的组装：

cond(long*):
        mov     QWORD PTR [rsp-8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        sete    al
        lea     rdx, [rax-1]
        neg     rax
        and     rdi, rdx
        lea     rdx, [rsp-8]
        and     rax, rdx
        or      rdi, rax
        mov     rax, QWORD PTR [rdi]
        ret

clang-7的组装：

cond(long*):                              # @cond(long*)
        mov     qword ptr [rsp - 8], 0
        xor     eax, eax
        test    rdi, rdi
        lea     rcx, [rsp - 8]
        cmovne  rcx, rax
        or      rcx, rdi
        mov     rax, qword ptr [rcx]
        ret

---

优化无效，因为cmov从其源操作数执行无条件加载，即使最终未使用，也会出错。编辑的代码无法解决此问题。即使条件为false，也会访问源位置。@iBug是否与任何

cmov

一样？只需要一些C代码？此处：@iBug您更新的代码没有为我生成

cmove

，但它与

-O1

一起生成。还要注意的是，您不需要

z

成为

静态的

。除了fuz和其他人指出的正确性问题之外，即使您可以使用条件移动，也不太可能是简单分支上的优化。为什么？分支预测。只要分支是可预测的，并且空指针检查是可预测的，现代处理器上的分支预测就对您有利。您会发现，英特尔编译器更喜欢在这种情况下只进行测试和分支，即使它可以使用条件移动。这种优化是无效的，因为cmov从其源操作数执行无条件加载，即使它最终没有被使用，也会出错。编辑的代码无法解决此问题。即使条件为false，也会访问源位置。@iBug是否与任何

cmov

一样？只需要一些C代码？此处：@iBug您更新的代码没有为我生成

cmove

，但它与

-O1

一起生成。还要注意的是，您不需要

z

成为

静态的

。除了fuz和其他人指出的正确性问题之外，即使您可以使用条件移动，也不太可能是简单分支上的优化。为什么？分支预测。只要分支是可预测的，并且空指针检查是可预测的，现代处理器上的分支预测就对您有利。您会发现，英特尔的编译器更喜欢在这种情况下进行测试和分支，即使它可以使用条件移动。