普通c++代码比内联汇编器快10倍.为什么

Plain C++ Code 10 times faster than inline assembler. Why?

本文关键字：汇编器 10倍 为什么 c++ 代码 普通      更新时间：2023-10-16

这两个代码片段做同样的事情:将两个float数组相加并将结果存储回其中。

内联汇编程序:

void vecAdd_SSE(float* v1, float* v2) { 
    _asm {
        mov esi, v1
        mov edi, v2
        movups xmm0, [esi]
        movups xmm1, [edi]
        addps xmm0, xmm1
        movups [esi], xmm0
        movups [edi], xmm0
    }
}

普通c++代码:

void vecAdd_Std(float* v1, float* v2) {
    v1[0] = v1[0]+ v2[0];
    v1[1] = v1[1]+ v2[1];
    v1[2] = v1[2]+ v2[2];
    v1[3] = v1[3]+ v2[3];
    v2[0] = v1[0];
    v2[1] = v1[1];
    v2[2] = v1[2];
    v2[3] = v1[3];
}

c++代码的反汇编(在调试模式下进行的反汇编，因为某些原因无法在发布模式下查看反汇编):

 void vecAdd_Std(float* v1, float* v2) {
 push        ebp  
 mov         ebp,esp  
 sub         esp,0C0h  
 push        ebx  
 push        esi  
 push        edi  
 lea         edi,[ebp-0C0h]  
 mov         ecx,30h  
 mov         eax,0CCCCCCCCh  
 rep stos    dword ptr es:[edi]  
    v1[0] = v1[0]+ v2[0];
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,0  
 mov         edx,4  
 imul        eax,edx,0  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 mov         esi,dword ptr [v2]  
 movss       xmm0,dword ptr [edx+ecx]  
 addss       xmm0,dword ptr [esi+eax]  
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,0  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 movss       dword ptr [edx+ecx],xmm0  
    v1[1] = v1[1]+ v2[1];
 mov         eax,4  
 shl         eax,0  
    v1[1] = v1[1]+ v2[1];
 mov         ecx,4  
 shl         ecx,0  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 mov         esi,dword ptr [v2]  
 movss       xmm0,dword ptr [edx+eax]  
 addss       xmm0,dword ptr [esi+ecx]  
 mov         eax,4  
 shl         eax,0  
 mov         ecx,dword ptr [v1]  
 movss       dword ptr [ecx+eax],xmm0  
    v1[2] = v1[2]+ v2[2];
 mov         eax,4  
 shl         eax,1  
 mov         ecx,4  
 shl         ecx,1  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 mov         esi,dword ptr [v2]  
 movss       xmm0,dword ptr [edx+eax]  
 addss       xmm0,dword ptr [esi+ecx]  
 mov         eax,4  
 shl         eax,1  
 mov         ecx,dword ptr [v1]  
 movss       dword ptr [ecx+eax],xmm0  
    v1[3] = v1[3]+ v2[3];
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,3  
 mov         edx,4  
 imul        eax,edx,3  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 mov         esi,dword ptr [v2]  
 movss       xmm0,dword ptr [edx+ecx]  
 addss       xmm0,dword ptr [esi+eax]  
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,3  
 mov         edx,dword ptr [v1]  
 movss       dword ptr [edx+ecx],xmm0  
    v2[0] = v1[0];
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,0  
 mov         edx,4  
 imul        eax,edx,0  
 mov         edx,dword ptr [v2]  
 mov         esi,dword ptr [v1]  
 mov         ecx,dword ptr [esi+ecx]  
 mov         dword ptr [edx+eax],ecx  
    v2[1] = v1[1];
 mov         eax,4  
 shl         eax,0  
 mov         ecx,4  
 shl         ecx,0  
 mov         edx,dword ptr [v2]  
 mov         esi,dword ptr [v1]  
 mov         eax,dword ptr [esi+eax]  
 mov         dword ptr [edx+ecx],eax  
    v2[2] = v1[2];
 mov         eax,4  
 shl         eax,1  
 mov         ecx,4  
 shl         ecx,1  
 mov         edx,dword ptr [v2]  
 mov         esi,dword ptr [v1]  
 mov         eax,dword ptr [esi+eax]  
 mov         dword ptr [edx+ecx],eax  
    v2[3] = v1[3];
 mov         eax,4  
 imul        ecx,eax,3  
 mov         edx,4  
 imul        eax,edx,3  
 mov         edx,dword ptr [v2]  
 mov         esi,dword ptr [v1]  
 mov         ecx,dword ptr [esi+ecx]  
 mov         dword ptr [edx+eax],ecx  
}

现在，我对这些函数进行了时间测量，并注意到内联汇编程序代码花费了大约10倍的时间(在发布模式下)。有人知道为什么吗?

在我的机器上(VS2015 64位模式)，编译器内联vecAdd_Std并生成

00007FF625921C8F  vmovups     xmm1,xmmword ptr [__xmm@4100000040c000004080000040000000 (07FF625929D60h)]  
00007FF625921C97  vmovups     xmm4,xmm1  
00007FF625921C9B  vcvtss2sd   xmm1,xmm1,xmm4

测试代码

int main() {
    float x[4] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};
    float y[4] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};
    vecAdd_Std(x, y);
    std::cout << x[0];
}

你并没有真正调用一个执行一个 SSE指令的函数，是吗?在设置xmm寄存器时涉及到不小的开销，并且要将值从内存复制到寄存器并再复制回来，这将比实际计算花费的时间长得多。

如果发现编译器内联了函数的c++版本，但对包含内联汇编的函数没有(真的不能)做同样的事情，我一点也不惊讶。

相关文章：