将CMPXCHG8B封装在GCC内联汇编中的正确方法，32位

我正在尝试为ia32的CMPXCHG8B编写GCC内联asm。不，我不能使用

\u同步\u bool\u比较\u和\u交换

。它必须使用和不使用-fPIC

到目前为止，我所做的最好的（编辑：毕竟不起作用，请参阅下面我自己的答案了解详细信息）是

但我不确定这是否正确

由于PIC的原因，我无法对ebx值执行

“b”（（int32）（set&0xFFFFFFFF））

，但显然

寄存器asm（“ebx”）

变量被编译器接受

BONUS：ret变量用于分支，因此代码最终如下所示：

cmpxchg8b [edi];
setz cl;
cmp cl, 0;
je foo;

了解如何描述输出操作数，使其成为：

cmpxchg8b [edi]
jz foo

?

谢谢。

这是我的：

bool
spin_lock(int64_t* lock, int64_t thread_id, int tries)
{
    register int32_t pic_hack asm("ebx") = thread_id & 0xffffffff;
retry:
    if (tries-- > 0) {
        asm goto ("lock cmpxchg8b %0; jnz %l[retry]"
                  :
                  : "m" (*lock), "A" ((int64_t) 0),
                    "c" ((int32_t) (thread_id >> 32)), "r" (pic_hack)
                  :
                  : retry);
        return true;
    }
    return false;
}

---

它使用了GCC4.5新增的

asm goto

特性，允许从内联程序集跳转到C标签。（哦，我看到你关于必须支持gcc旧版本的评论。哦，好吧。我试过了。：-P）

令人惊讶的是，在某些情况下，问题中的代码片段仍然会出错：如果在EBX寄存器设置为

寄存器asm

之前，第0个asm操作数可以通过EBX（PIC）间接寻址，然后，gcc在将操作数分配给

set&0xFFFFFFFF

后，继续通过EBX加载操作数

这就是我现在正在努力实现的代码：（编辑：避免推/弹出）

---

这里的想法是在关闭EBX之前加载操作数，同时在为CMPXCHG8B设置EBX值时避免任何间接寻址。我为操作数的下半部分修复了硬寄存器ESI，因为如果我不修复，GCC可以随意重用任何其他已经占用的寄存器，只要它可以证明值相等。EDI寄存器是手动保存的，因为简单地将其添加到被删除的寄存器列表中会导致GCC“无法重新加载”，这可能是由于寄存器压力高。保存EDI时避免了PUSH/POP，因为其他操作数可能是ESP寻址的。

以下内容如何，在一个小测试中似乎对我有效：

int sbcas(uint64_t* ptr, uint64_t oldval, uint64_t newval)
{
    int changed = 0;
    __asm__ (
        "push %%ebx\n\t" // -fPIC uses ebx, so save it
        "mov %5, %%ebx\n\t" // load ebx with needed value
        "lock\n\t"
        "cmpxchg8b %0\n\t" // perform CAS operation
        "setz %%al\n\t" // eax potentially modified anyway
        "movzx %%al, %1\n\t" // store result of comparison in 'changed'
        "pop %%ebx\n\t" // restore ebx
        : "+m" (*ptr), "=r" (changed)
        : "d" ((uint32_t)(oldval >> 32)), "a" ((uint32_t)(oldval & 0xffffffff)), "c" ((uint32_t)(newval >> 32)), "r" ((uint32_t)(newval & 0xffffffff))
        : "flags", "memory"
        );
    return changed;
}

如果这也被弄错了，你能不能加入一个触发这种行为的小片段

关于奖金问题，我认为不可能使用

cmpxchg8b

指令中的条件代码在汇编程序块之后进行分支（除非您使用

asm goto

或类似功能）。发件人：

寻找一种方法来访问汇编指令留下的条件代码是很自然的想法。然而，当我们试图实现它时，我们发现没有办法使它可靠地工作。问题是，输出操作数可能需要重新加载，这将导致附加的“存储”指令。在大多数机器上，这些指令会在测试之前改变条件代码。普通的“测试”和“比较”指令不会出现此问题，因为它们没有任何输出操作数

编辑：在使用

%N

输入值的同时，我找不到任何指定修改堆栈的方法的源代码（古代链接说“您甚至可以将寄存器推到堆栈上，使用它们，然后再放回去。”但示例中没有输入）

但也可以不通过将值固定到其他寄存器：

int sbcas(uint64_t* ptr, uint64_t oldval, uint64_t newval)
{
    int changed = 0;
    __asm__ (
        "push %%ebx\n\t" // -fPIC uses ebx
        "mov %%edi, %%ebx\n\t" // load ebx with needed value
        "lock\n\t"
        "cmpxchg8b (%%esi)\n\t"
        "setz %%al\n\t" // eax potentially modified anyway
        "movzx %%al, %1\n\t"
        "pop %%ebx\n\t"
        : "+S" (ptr), "=a" (changed)
        : "0" (ptr), "d" ((uint32_t)(oldval >> 32)), "a" ((uint32_t)(oldval & 0xffffffff)), "c" ((uint32_t)(newval >> 32)), "D" ((uint32_t)(newval & 0xffffffff))
        : "flags", "memory"
        );
    return changed;
}

---

编译器内部不与-fPIC一起工作的事实只是一个彻底的编译器错误：当你不得不处理一个坏掉的编译器时，它很糟糕，所以你可能想把自己放在该错误的CC列表上。你在IA32上使用

-fPIC

？我很好奇为什么。@Gabe-这在编写共享库对象时是最重要的。Ulrich Drepper在这方面有一篇很好的论文：@Crash:这是一篇有趣的论文，但它似乎没有提到PIC在IA32上的相对优势。我知道它在链接方面有优势——加载速度更快，占用的内存更少——但共享库通常每个进程只加载一次，现在的计算机往往有千兆字节的内存。我可以理解为什么您希望在相对便宜的x64或IA64上使用PIC，但IA32（x86）呢？@Crashworks，即使不存在该缺陷，我也无法使用内置代码：（必须支持非常旧的编译器。谢谢！我喜欢我的代码已经与你的代码非常相似，尽管我当然不能使用asm goto。不过有几个问题：1）为什么*锁操作数仅为输入而不是输入/输出？2）为什么EFLAGS不在已关闭的寄存器列表中？@Laurynas:1<代码>asm goto不能有任何输出限制（当前限制可能在以后的gcc版本中删除）；因为我不“关心”锁的当前值（我们不尝试递归锁定；-），所以这是可以接受的。2.因为

asm goto

的示例中也没有它（是的，它也有条件跳转），所以我假设

asm goto

默认情况下会有一个clobbered标志。对于未来的读者：gcc对x86和x86-64的机器定义使得每个内联asm语句都隐式包含一个

“cc”

clobber。您永远不需要为x86 asm显式编写一个。asm语句确实会修改内容，因此它需要使用

“memory”

clobber，并在它可以更改的所有reg上注册clobber。此外，为了实际使用，在重试情况下，通常最好在

暂停

+非锁定加载上旋转，而不是用

锁定

ed指令敲打（导致争用，从而延迟线程尝试解锁）。我知道您仅将

cmpxchg8b

用于自旋锁作为示例来演示

asm goto

，但不需要将cmpxchg用于自旋锁。非常感谢。我看到的一个问题与我的代码段相同：编译器可能通过ESP寻址%0，但无法判断ESP是否已通过push/pop更改。另外，谢谢你提供的信息。输出中的条件代码，它已经证实了我的怀疑。我不知道

int sbcas(uint64_t* ptr, uint64_t oldval, uint64_t newval)
{
    int changed = 0;
    __asm__ (
        "push %%ebx\n\t" // -fPIC uses ebx, so save it
        "mov %5, %%ebx\n\t" // load ebx with needed value
        "lock\n\t"
        "cmpxchg8b %0\n\t" // perform CAS operation
        "setz %%al\n\t" // eax potentially modified anyway
        "movzx %%al, %1\n\t" // store result of comparison in 'changed'
        "pop %%ebx\n\t" // restore ebx
        : "+m" (*ptr), "=r" (changed)
        : "d" ((uint32_t)(oldval >> 32)), "a" ((uint32_t)(oldval & 0xffffffff)), "c" ((uint32_t)(newval >> 32)), "r" ((uint32_t)(newval & 0xffffffff))
        : "flags", "memory"
        );
    return changed;
}

int sbcas(uint64_t* ptr, uint64_t oldval, uint64_t newval)
{
    int changed = 0;
    __asm__ (
        "push %%ebx\n\t" // -fPIC uses ebx
        "mov %%edi, %%ebx\n\t" // load ebx with needed value
        "lock\n\t"
        "cmpxchg8b (%%esi)\n\t"
        "setz %%al\n\t" // eax potentially modified anyway
        "movzx %%al, %1\n\t"
        "pop %%ebx\n\t"
        : "+S" (ptr), "=a" (changed)
        : "0" (ptr), "d" ((uint32_t)(oldval >> 32)), "a" ((uint32_t)(oldval & 0xffffffff)), "c" ((uint32_t)(newval >> 32)), "D" ((uint32_t)(newval & 0xffffffff))
        : "flags", "memory"
        );
    return changed;
}