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c++ - 为什么gcc/clang要用两个128bit的xmm寄存器来传递一个值？

coder 2023-11-13 原文

所以我偶然发现了一些我想了解的东西，因为它让我头疼。我有以下代码:

#include <stdio.h>
#include <smmintrin.h>

typedef union {
    struct { float x, y, z, w; } v;
    __m128 m;
} vec;

vec __attribute__((noinline)) square(vec a)
{
    vec x = { .m = _mm_mul_ps(a.m, a.m) };
    return x;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    float f = 4.9;
    vec a = (vec){f, f, f, f};
    vec res = square(a); // ?
    printf("%f %f %f %f\n", res.v.x, res.v.y, res.v.z, res.v.w);
    return 0;
}

现在，在我看来，main 中对 square 的调用应该将 a 的值放入 xmm0 这样 square 函数就可以执行 mulps xmm0, xmm0 并完成它。

这不是我用 clang 或 gcc 编译时发生的情况。相反，a 的前 8 个字节放在 xmm0 中，接下来的 8 个字节放在 xmm1 中，使 正方形 功能要复杂得多，因为它需要修补备份。

知道为什么吗？

注意:这是使用 -O3 优化。

进一步研究，似乎与union类型有关。如果函数采用直接 __m128，生成的代码将期望单个寄存器 (xmm0) 中的值。但是考虑到它们都应该适合 xmm0，我不明白为什么在使用 vec 类型时它被分成两个半使用的寄存器..

最佳答案

编译器只是试图遵循System V Application Binary Interface AMD64 Architecture Processor Supplement, section 3.2.3 Parameter Passing 指定的调用约定。

相关要点是:

We first define a number of classes to classify arguments. The
classes are corresponding to AMD64 register classes and defined as:

SSE The class consists of types that fit into a vector register.

SSEUP The class consists of types that fit into a vector register and can
be passed and returned in the upper bytes of it.

The size of each argument gets rounded up to eightbytes.
The basic types are assigned their natural classes:
Arguments of types float, double, _Decimal32, _Decimal64 and __m64 are
in class SSE.

The classification of aggregate (structures and arrays) and union types
works as follows:

If the size of the aggregate exceeds a single eightbyte, each is
classified separately.

应用上述规则意味着嵌入结构的x, y 和z, w 对分别分类为SSE 类，这反过来意味着它们必须在两个单独的寄存器中传递。在这种情况下，m 成员的存在没有任何影响，您甚至可以删除它。

关于c++ - 为什么gcc/clang要用两个128bit的xmm寄存器来传递一个值？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/22432636/

寄存ampcodesectionc++cassemblyclangsse

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