C++ 为什么clang和GCC不使用xchg来实现std:：swap？

我有以下代码：

char swapchar reg，char*mem{ 标准：swapreg，*mem； 返回注册表； } 我希望这可以归结为：

swapchar，char*： xchg dil，字节ptr[rsi] mov al，dil ret 但它实际上编译为-O3-march=haswell-std=c++20：

swapchar，char*： mov al，字节ptr[rsi] mov字节ptr[rsi]，dil ret 看

根据xchg的文档，第一种形式应该是完全可能的：

XCHG-与寄存器交换寄存器/内存 交换目标第一个操作数和源第二个操作数的内容。操作数可以是两个通用寄存器，也可以是一个寄存器和一个内存位置

那么，编译器不可能在这里使用xchg有什么特别的原因吗？我也尝试过其他示例，例如交换指针、交换三个操作数、交换除char以外的类型，但我从未在编译输出中获得xchg。为什么

那么，编译器不可能在这里使用xchg有什么特别的原因吗

因为mov比xchg快，编译器优化了速度

见：

那么，编译器不可能在这里使用xchg有什么特别的原因吗

因为mov比xchg快，编译器优化了速度

见：

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TL:DR：因为编译器优化的是速度，而不是听起来相似的名称。还有很多其他可怕的方法，他们也可以实现它，但选择不

带有mem的xchg在386和更高版本上有一个隐式锁前缀，所以速度非常慢。除非您需要原子交换，或者完全优化代码大小而不考虑性能，否则您总是希望避免这种情况，如果您确实希望结果与原始值位于同一寄存器中。有时会在朴素的性能中看到不经意的手写气泡，作为交换2个内存位置的一部分

可能clang-Oz会那么疯狂，IDK，但希望在这种情况下不会，因为xchg方式的代码量更大，需要在两条指令上都使用REX前缀才能访问DIL，而2-mov方式是2字节和3字节指令。clang-Oz做了一些事情，比如push 1/pop rax而不是mov eax，1以节省2字节的代码大小

GCC-Os不会将xchg用于不需要原子的交换，因为-Os仍然关心速度

另外，IDK为什么您认为依赖xchg+的mov比两条可以并行运行的独立mov指令更快或更好。存储缓冲区确保加载后存储的顺序正确，而不管哪个uop首先发现其执行端口空闲

请参阅中的和其他链接

说真的，我看不出有什么合理的理由可以让编译器使用xchg，特别是考虑到调用约定在RAX中没有传递arg，所以仍然需要2条指令。即使对于寄存器，英特尔CPU上的xchg reg，reg也是3个UOP，它们是微码UOP，不能从mov消除中获益。一些AMD CPU具有2-uop xchg reg，reg

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我也猜你看到的是铿锵的输出；通过使用movzx eax，即使返回值只是低字节，字节ptr[rsi]也会加载。零扩展负载比合并到RAX的旧值便宜。因此，这是xchg的另一个缺点。

带有mem的xchg在386和更高版本上有一个隐式锁前缀，所以速度非常慢。除非您需要原子交换，或者完全优化代码大小而不考虑性能，否则您总是希望避免这种情况，如果您确实希望结果与原始值位于同一寄存器中。有时会在朴素的性能中看到不经意的手写气泡，作为交换2个内存位置的一部分

可能clang-Oz会那么疯狂，IDK，但希望在这种情况下不会，因为xchg方式的代码量更大，需要在两条指令上都使用REX前缀才能访问DIL，而2-mov方式是2字节和3字节指令。clang-Oz做了一些事情，比如push 1/pop rax而不是mov eax，1以节省2字节的代码大小

GCC-Os不会将xchg用于不需要原子的交换，因为-Os仍然关心速度

另外，IDK为什么您认为依赖xchg+的mov比两条可以并行运行的独立mov指令更快或更好。存储缓冲区确保加载后存储的顺序正确，而不管哪个uop首先发现其执行端口空闲

请参阅中的和其他链接

说真的，我看不出有什么合理的理由让你认为编译器可能想要使用xchg，特别是考虑到调用约定在R中没有传递arg 所以你仍然需要2个说明。即使对于寄存器，英特尔CPU上的xchg reg，reg也是3个UOP，它们是微码UOP，不能从mov消除中获益。一些AMD CPU具有2-uop xchg reg，reg

我也猜你看到的是铿锵的输出；通过使用movzx eax，即使返回值只是低字节，字节ptr[rsi]也会加载。零扩展负载比合并到RAX的旧值便宜。这是xchg的另一个缺点