读取(简单）程序集以查找使用C++模板生成的编译时计算
Reading (simple) assembly to find compile-time calculation resulting from using C++ templates
我正在比较Fortran 90与C++进行演示。我的一个比较依赖于g++和gfortran为简单程序生成的程序集。
一个例子如下：
#include<cstdio> // quick and dirty number formatting
template<int N>
double dot(double x[], double y[]){
return x[N-1] * y[N-1] + dot<N-1>(x, y);
}
template<>
double dot<1>(double x[], double y[]){
return x[0] * y[0];
}
int main(){
double x[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
double y[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
printf("x.y = %23.16En", dot<10>(x, y));
}
以下汇编程序由命令g++ -S -O3 myprogram.cpp在OS X 10.7.4 x86_64-apple-darwin11.4.2上使用g++ 4.7.2生成：
.text
.align 4,0x90
.globl __Z3dotILi1EEdPdS0_
__Z3dotILi1EEdPdS0_:
LFB2:
movsd (%rdi), %xmm0
mulsd (%rsi), %xmm0
ret
LFE2:
.cstring
LC1:
.ascii "x.y = %23.16E12 "
.section __TEXT,__text_startup,regular,pure_instructions
.align 4
.globl _main
_main:
LFB3:
leaq LC1(%rip), %rdi
subq $8, %rsp
LCFI0:
movl $1, %eax
movsd LC0(%rip), %xmm0
call _printf
xorl %eax, %eax
addq $8, %rsp
LCFI1:
ret
LFE3:
.literal8
.align 3
LC0:
.long 0
.long 1081610240
.section __TEXT,__eh_frame,coalesced,no_toc+strip_static_syms+live_support
EH_frame1:
.set L$set$0,LECIE1-LSCIE1
.long L$set$0
LSCIE1:
.long 0
.byte 0x1
.ascii "zR "
.byte 0x1
.byte 0x78
.byte 0x10
.byte 0x1
.byte 0x10
.byte 0xc
.byte 0x7
.byte 0x8
.byte 0x90
.byte 0x1
.align 3
LECIE1:
LSFDE1:
.set L$set$1,LEFDE1-LASFDE1
.long L$set$1
LASFDE1:
.long LASFDE1-EH_frame1
.quad LFB2-.
.set L$set$2,LFE2-LFB2
.quad L$set$2
.byte 0
.align 3
LEFDE1:
LSFDE3:
.set L$set$3,LEFDE3-LASFDE3
.long L$set$3
LASFDE3:
.long LASFDE3-EH_frame1
.quad LFB3-.
.set L$set$4,LFE3-LFB3
.quad L$set$4
.byte 0
.byte 0x4
.set L$set$5,LCFI0-LFB3
.long L$set$5
.byte 0xe
.byte 0x10
.byte 0x4
.set L$set$6,LCFI1-LCFI0
.long L$set$6
.byte 0xe
.byte 0x8
.align 3
LEFDE3:
.constructor
.destructor
.align 1
.subsections_via_symbols
点积是 385，似乎是在编译时计算的，但我似乎找不到确切的位置。我怀疑它位于以下汇编程序段的某个地方：
movl $1, %eax
movsd LC0(%rip), %xmm0
call _printf
xorl %eax, %eax
addq $8, %rsp
LCFI1:
ret
LFE3:
.literal8
.align 3
LC0:
.long 0
.long 1081610240
.section __TEXT,__eh_frame,coalesced,no_toc+strip_static_syms+live_support
我对汇编的（非常非常有限）的理解会告诉我，点积是由编译器计算并放置在寄存器（LC0）中的。然后，指令movsd LC0(%rip), %xmm0将值放在字符串中，并对生成的格式化字符串调用printf。
是这样吗？实际数字 385 是否包含在此输出中的某个位置，还是其他计算的？
谢谢！
编辑：
如果有人想知道gfortran生产的组件是什么样子的，我在下面附上它。请注意，尽管在编译时已知，并且我使用的是 Fortran 的内部dot_product运算符，但生成的程序集要大得多（130 行，而 C++ 版本中为 90 行），并且优化器似乎无法减少操作。
程序（请注意，我使用的是内置的内置dot_product运算符）：
PROGRAM MAIN
REAL(8), DIMENSION(10):: X = (/1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10/)
REAL(8), DIMENSION(10):: Y = (/1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10/)
PRINT "(A, E23.16)", "x.y = ", DOT_PRODUCT(X, Y)
ENDPROGRAM MAIN
Assembly （gfortran -S -O3 myprogram.cpp在OS X 10.7.4上使用gcc 4.7.2 x86_64-apple-darwin11.4.2）
.cstring
LC0:
.ascii "dotproduct-intrinsic.f90 "
.const
LC1:
.ascii "(A, E23.16)"
LC2:
.ascii "x.y = "
.text
.align 4,0x90
_MAIN__:
LFB0:
leaq LC0(%rip), %rax
subq $504, %rsp
LCFI0:
movq %rax, 24(%rsp)
leaq 16(%rsp), %rdi
leaq LC1(%rip), %rax
movl $5, 32(%rsp)
movq %rax, 88(%rsp)
movl $11, 96(%rsp)
movl $4096, 16(%rsp)
movl $6, 20(%rsp)
call __gfortran_st_write
leaq 16(%rsp), %rdi
movl $6, %edx
leaq LC2(%rip), %rsi
call __gfortran_transfer_character_write
leaq 8(%rsp), %rsi
movl $8, %edx
movabsq $4645480607818711040, %rax
leaq 16(%rsp), %rdi
movq %rax, 8(%rsp)
call __gfortran_transfer_real_write
leaq 16(%rsp), %rdi
call __gfortran_st_write_done
addq $504, %rsp
LCFI1:
ret
LFE0:
.section __TEXT,__text_startup,regular,pure_instructions
.align 4
.globl _main
_main:
LFB1:
subq $8, %rsp
LCFI2:
call __gfortran_set_args
leaq _options.3.1864(%rip), %rsi
movl $8, %edi
call __gfortran_set_options
call _MAIN__
xorl %eax, %eax
addq $8, %rsp
LCFI3:
ret
LFE1:
.const
.align 5
_options.3.1864:
.long 68
.long 1023
.long 0
.long 0
.long 1
.long 1
.long 0
.long 1
.section __TEXT,__eh_frame,coalesced,no_toc+strip_static_syms+live_support
EH_frame1:
.set L$set$0,LECIE1-LSCIE1
.long L$set$0
LSCIE1:
.long 0
.byte 0x1
.ascii "zR "
.byte 0x1
.byte 0x78
.byte 0x10
.byte 0x1
.byte 0x10
.byte 0xc
.byte 0x7
.byte 0x8
.byte 0x90
.byte 0x1
.align 3
LECIE1:
LSFDE1:
.set L$set$1,LEFDE1-LASFDE1
.long L$set$1
LASFDE1:
.long LASFDE1-EH_frame1
.quad LFB0-.
.set L$set$2,LFE0-LFB0
.quad L$set$2
.byte 0
.byte 0x4
.set L$set$3,LCFI0-LFB0
.long L$set$3
.byte 0xe
.byte 0x80,0x4
.byte 0x4
.set L$set$4,LCFI1-LCFI0
.long L$set$4
.byte 0xe
.byte 0x8
.align 3
LEFDE1:
LSFDE3:
.set L$set$5,LEFDE3-LASFDE3
.long L$set$5
LASFDE3:
.long LASFDE3-EH_frame1
.quad LFB1-.
.set L$set$6,LFE1-LFB1
.quad L$set$6
.byte 0
.byte 0x4
.set L$set$7,LCFI2-LFB1
.long L$set$7
.byte 0xe
.byte 0x10
.byte 0x4
.set L$set$8,LCFI3-LCFI2
.long L$set$8
.byte 0xe
.byte 0x8
.align 3
LEFDE3:
.subsections_via_symbols
编辑 2
多亏了@JerryCoffin的回答，我能够验证位模式
LC0:
.long 0
.long 1081610240
在程序集输出中找到对应于数字 385。
我使用了@JerryCoffin提供的完全相同的程序，即：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
struct x {
long x, y;
};
int main() {
x v = {0, 1081610240};
printf("%fn", *(double *)&v);
return 0;
}
唯一需要注意的是，我必须使用 32 位目标编译它：g++ verification.cpp -m32 .
是的
-- 这个：
LC0:
.long 0
.long 1081610240
值为 3851 的双精度值的位模式。所以正在发生的事情是这样的：
LCFI0:
movl $1, %eax
movsd LC0(%rip), %xmm0
call _printf
。将该值加载到 XMM 寄存器中，然后调用 printf 将其打印出来。我不能肯定地说，但如果我不得不猜测，我会说1告诉它它正在传递一个要打印的参数。
1如果您想验证这一点，请尝试以下操作：
#include <stdio.h>
#pragma pack(1)
struct x {
long x, y;
};
int main() {
x v = {0, 1081610240};
printf("%fn", *(double *)&v);
return 0;
}
当然，官方认为这是不可移植的，等等，但是在同一台机器上使用相同的编译器，您获得与我相同的输出的可能性约为 99% - 385。
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