汇编中浮点数的求和数组

Question

我在程序集 x86 中实现了一个从 C 程序调用的函数，用于添加一个浮点数数组。该函数的第一个参数是指向数组的指针，第二个参数是元素的数量。当我运行 linux 中的代码时，出现分段错误。我做错了什么？

.text
.globl floatsum

floatsum:
push %ebp
movl %esp, %ebp

movl  8(%ebp), %eax
movl 12(%ebp), %edx
shrl , %edx

xorps %xmm0, %xmm0
loop:
testl %edx, %edx
je end  
movaps (%eax), %xmm1
addps %xmm1, %xmm0
addl , %eax
decl %edx
jmp loop 

end:
                            #         3       2      1       0
movaps %xmm0, %xmm1         # xmm0:   w       z      y       x 
                            # xmm1:   z       w      x       y
shufps [=10=]xb1, %xmm1, %xmm1  #        10      11      00      01  = 0xb1
addps  %xmm1, %xmm0         # xmm0:  w+z     z+w     y+x     x+y
movaps %xmm0, %xmm1         # xmm1:  w+z     z+w     y+x     x+y
                            # xmm1:  x+y     y+x     z+w     w+z
shufps [=10=]x1b, %xmm1, %xmm1  #        00      01      10      11  = 0x1b
addps  %xmm1, %xmm0         # xmm0:  w+z+x+y z+w+y+x y+x+z+w x+y+w+z
                            #
#movd %xmm0, %eax
#pushl %eax

finst:

flds (%esp)
popl %eax

movl %ebp, %esp
popl %ebp
ret

// C代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


float
floatsum(float *array, size_t number_of_items);

float
floatsum_c(float *array, size_t number_of_items){
float sum;
size_t i;

sum=0.0;
for(i=0; i<number_of_items;i++){
    sum+=array[i];
}
return sum;
}

float *
create_array(size_t number_of_items){
float *array;
size_t i;

array=calloc(number_of_items, sizeof(float));
if(array){
    for(i=0; i<number_of_items; i++){
        array[i]=1.0+(float)i;
    }
   }
   return array;
 }

int
main(int argc, char **argv){
float *a;
float result;
size_t number_of_items, i;

number_of_items=8;
a=create_array(number_of_items);
if(a){
    result=floatsum_c(a, number_of_items);
    printf("Sum (c version): %f\n", result);    
    result=floatsum(a, number_of_items);
    printf("Sum (asm version): %f\n", result);  
    free(a);
}

return 0;
}

Answer 1

正如 Paul 所提到的，这可能是一个对齐问题。从您的 C 代码可以清楚地看出，您的浮点数组不能保证在 16 字节边界上对齐。失败是这一行：

movaps (%eax), %xmm1

原因是MOVAPS有这个需求：

When the source or destination operand is a memory operand, the operand must be aligned on a 16-byte (128-bit version) or 32-byte (VEX.256 encoded version) boundary or a general-protection exception (#GP) will be generated.

由于您使用的是 128 位向量寄存器，因此需要 16 字节对齐。您有两个选择：

将MOVAPS更改为MOVUPS以便可以进行未对齐的内存访问
修改您的 C 代码以创建在 16 字节边界上对齐的浮点数组

第一个解决方案需要：

movaps (%eax), %xmm1

改成;

movups (%eax), %xmm1

第二种解决方案是避免使用calloc and utilize a function that allows you to create objects with 16-byte alignment. If using C11 then you can use the function aligned_alloc and memset 将数组归零。您的 create_array 可能看起来像：

float *
create_array(size_t number_of_items)
{
    float *array = NULL;
    size_t i;

    array=(float *)aligned_alloc(16, number_of_items * sizeof(*array));
    if(array){
        memset (array, 0x00, number_of_items * sizeof(*array));
        for(i=0; i<number_of_items; i++){
            array[i]=1.0+(float)i;
        }
    }
    return array;
}

如果您不使用 C11，则可以使用 POSIX 函数 posix_memalign 和 memset on Linux。代码可能类似于：

float *
create_array(size_t number_of_items)
{
    float *array = NULL;
    size_t i;

    if (!posix_memalign((void **)&array, 16, number_of_items * sizeof(*array))){
        memset (array, 0x00, number_of_items * sizeof(*array));
        for(i=0; i<number_of_items; i++){
            array[i]=1.0+(float)i;
        }
    }
    return array;
}

您还必须取消注释这些行：

#movd %xmm0, %eax
#pushl %eax

这样它们就会这样显示：

movd %xmm0, %eax
pushl %eax

注意：尽管我使用memset 将浮点数组置零，就像calloc 一样有，你的代码实际上并不需要它，因为你之后将所有元素初始化为特定值。在您的情况下，可以删除对 memset 的调用。

汇编中浮点数的求和数组

Sum array of float in assembly

c

x86

assembly

sse

simd