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Mark Theis
Asked: 2025-04-05 07:37:13 +0800 CST

Por que usar índices de array uint64_t em vez de uint32_t simplifica a saída do compilador?

  • 772

Se eu tiver um array, ou um ponteiro para um array, do tipo uint32_t, meus arrays são quase sempre menores em comprimento do que o máximo que eu precisaria indexar com um uint32_t. No entanto, descobri que ao usar uint64_tem vez de uint32_tcomo um índice, o compilador evita algumas movinstruções.

Aqui está um exemplo muito simples para ilustrar isso:

Código fonte:

#include <cstdint>

void set_value(uint32_t* __restrict array, const uint32_t idx, const uint32_t value)
{
    array[idx] = value;
}

void set_value(uint32_t* __restrict array, const uint64_t idx, const uint32_t value)
{
    array[idx] = value;
}

Montagem gerada usando Clang 14.0.0 com -O3 -march=skylake -std=c++17 -mno-vzeroupper:

set_value(unsigned int*, unsigned int, unsigned int):
  mov eax, esi
  mov dword ptr [rdi + 4*rax], edx
  ret

set_value(unsigned int*, unsigned long, unsigned int):
  mov dword ptr [rdi + 4*rsi], edx
  ret

Alguém pode explicar as diferentes saídas do compilador? Por que a uint64_tversão pula a movinstrução?

c++

1 respostas

  1. Best Answer

    Na uint32_tversão, a rotina recebeu o índice como 32 bits no esiregistrador de 32 bits, mas o compilador precisa de um índice de 64 bits para acompanhar o endereço base de 64 bits do array. O compilador não tem certeza se os bits superiores do registrador completo de 64 bits rsi(do qual esié uma parte) são zero, então ele tem que usar uma instrução que limpe os 32 bits superiores.

    Embora mov eax, esiseja nominalmente uma instrução de 32 bits, o Manual do Desenvolvedor de Software das Arquiteturas Intel 64 e IA-32 , dezembro de 2017, cláusula 3.4.1.1, “Registradores de Uso Geral no Modo de 64 Bits” nos diz:

    Operandos de 32 bits geram um resultado de 32 bits, estendido de zero a um resultado de 64 bits no registro de uso geral de destino.

    (Essa extensão zero é principalmente para que o conteúdo do registrador de resultados dependa somente da instrução que está sendo executada; ele não dependerá de instruções anteriores que deixaram algo nos 32 bits superiores. Se o processador tivesse que esperar pela saída de instruções anteriores porque não sabia que o programa não precisava realmente desses bits, isso poderia tornar a execução do programa mais lenta.)

    • 7

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