Gcc 在内联asm中使用特定的zmm寄存器

我能告诉你如何将我的

\uuuum512i

变量放入一个特定的

zmm

寄存器中，比如

zmm31

？

像在根本没有特定寄存器约束的目标（比如ARM）上一样，使用广泛的约束为

asm

语句选择一个特定的寄存器。编译器仍然可以以其他方式进行优化，因为本地寄存器的唯一有文件保证的效果是用于

asm

输入/输出

即使没有

asm

，编译器也会选择指定的寄存器。（因此，您可以编写看似有效但通常不安全的代码，比如

register int ebx asm（“ebx”）；return ebx；

。GCC文档是行为保证/未来证明的基础，即使当前GCC更喜欢使用指定的寄存器，以至于在约束与指定寄存器不兼容时浪费指令，请参见下文。）

无论如何，寄存器asm局部变量的这种使用是它们唯一能保证工作的东西。：

#include <immintrin.h>
__m512i foo() {
    register __m512i z31 asm("zmm31") = _mm512_set1_epi32(123);
    register __m512i z30 asm("zmm30");

    asm("vmovdqa64 %1, %0  # from inline asm"
        : "=v"(z30)
        : "v"(z31)
       );
    return z30;
}

和gcc8.2：

# gcc -O3 -march=skylake-avx512
foo():
    movl    $123, %eax
    vpbroadcastd    %eax, %zmm31
    vmovdqa64 %zmm31, %zmm30  # from inline asm
    vmovdqa64       %zmm30, %zmm0
    ret

---

注意允许任何EVEX向量寄存器（0..31）的

“v”

约束，与只允许前16个的

“x”

不同<代码>“x”被记录为“任何SSE寄存器”，但也适用于AVX YMM寄存器

为此使用

“x”

不会导致任何警告，但使用gcc

“x”

会与寄存器变量声明相对，因此它选择了%zmm2和%zmm1（奇怪的是，这不是

zmm0

，因此需要额外移动）。因此，注册asm声明确实降低了我们的效率

对于clang，它仍然使用zmm31和zmm30，显然违反了

“x”

约束，因此如果在寄存器操作数的XMM或YMM部分使用没有EVEX版本的指令，例如AVX2（比较到向量，而不是比较到掩码），它将无法汇编。（）

使用clang，每个操作数都有一个错误；我猜clang不支持使用

t

修饰符来获取寄存器的YMM名称（因为即使我完全删除

register…asm（）

东西，clang6.0也会失败）

---

你支持他们吗？你确定你需要吗？显然，您希望确保它不会将值放在asm中要使用的其他zmm寄存器中，但这些寄存器可能会被破坏，gcc已经不会将值放在那里了。如果局部变量寄存器不起作用，我想您可以删除除zmm31之外的所有zmm寄存器。虽然输入+输出参数的数量是有限制的，但我不知道碰撞的数量有任何限制（这并不意味着没有一个…。@MichaelPetch:我只是尝试了一下：<代码>寄存器uum512i z31 asm（“zmm31”）与clang一起工作，但gcc似乎有一个缺陷，使其暂时使用zmm31，但随后将输入放在实际

asm

语句的不同寄存器中。@PeterCordes您需要使用“v”约束。“x”约束只允许前16个SIMD寄存器。@RossRidge:谢谢，这就是我所缺少的。在“新”asm文档中添加“此功能唯一支持的用途是在调用扩展asm时为输入和输出操作数指定寄存器”时，有些犹豫。我在这里的措辞是故意挑衅性的（只有？！？），目的是抽掉任何其他受支持的用法，以便我可以记录它们或提供它们作为示例。最终，人们承认根本没有任何潜在的bug，而且有一整类潜在的bug被明确无误地描述为不受支持。不会阻止人们尝试，但当它不起作用时，有一个（可链接的）线索来解释原因。

# gcc -O3 -march=skylake-avx512
foo():
    movl    $123, %eax
    vpbroadcastd    %eax, %zmm31
    vmovdqa64 %zmm31, %zmm30  # from inline asm
    vmovdqa64       %zmm30, %zmm0
    ret

//#ifndef __clang__
__m512i broken_with_clang() {
    register __m512i z31 asm("zmm31") = _mm512_set1_epi32(123);
    register __m512i z30 asm("zmm30") = _mm512_setzero_si512();
    // notice that gcc still inits these in zmm31 and 30, *then* copies
    // so register asm costs us efficiency.

    // AVX512 only has compares into k registers, not into YMM registers.
    asm("vpcmpeqd %t1, %t0, %t0  # from inline asm. input was %0"
        : "+x"(z30)
        : "x"(z31)
       );
    return z30;
}
//#endif

<source>:21:9: error: invalid operand in inline asm: 'vpcmpeqd ${1:t}, ${0:t}, ${0:t}  # from inline asm. input was $0'
    asm("vpcmpeqd %t1, %t0, %t0  # from inline asm. input was %0"
        ^
...
<source>:21:9: error: unknown token in expression
<inline asm>:1:11: note: instantiated into assembly here
        vpcmpeqd , ,   # from inline asm. input was %zmm30

broken_with_clang():
    movl    $123, %eax
    vpbroadcastd    %eax, %zmm31
    vpxord  %xmm30, %xmm30, %xmm30

    vmovdqa64       %zmm30, %zmm1    # extra overhead because of register asm
    vmovdqa64       %zmm31, %zmm2    # which didn't match the constraints

    vpcmpeqd %ymm2, %ymm1, %ymm1  # from inline asm. input was %zmm1

    vmovdqa64       %zmm1, %zmm0     # extra overhead because gcc didn't pick zmm0
    ret