Convertir du code C++ en assembleur ARM peut améliorer significativement les performances pour des tâches spécifiques gourmandes en calcul. Bien que la réécriture complète d’applications en assembleur soit généralement impraticable, l’intégration stratégique de code assembleur dans les sections critiques des performances peut produire des accélérations substantielles. Ce guide explore diverses techniques pour y parvenir, en mettant l’accent sur la praticabilité et les meilleures pratiques.
Table des matières
- Génération d’assembleur ARM avec GCC
- Utilisation de fonctions assembleur externes
- Génération d’assembleur ARM avec armclang
- Assembleur inline (avec précautions)
- Meilleures pratiques pour la conversion C++ en assembleur ARM
Génération d’assembleur ARM avec GCC
La GNU Compiler Collection (GCC) offre des capacités de compilation croisée robustes. Pour générer du code assembleur ARM à partir de votre source C++, utilisez l’indicateur -S avec le compilateur croisé ARM approprié. Le niveau d’optimisation influence significativement l’assembleur généré ; des niveaux plus élevés (par exemple, -O2, -O3) produisent souvent un code plus complexe mais potentiellement plus rapide.
arm-linux-gnueabi-gcc -S -O2 myprogram.cpp -o myprogram.s
N’oubliez pas de remplacer arm-linux-gnueabi-gcc par le compilateur croisé correct pour votre architecture cible (par exemple, pour ARM 64 bits, vous pouvez utiliser aarch64-linux-gnu-gcc). Le fichier de sortie, myprogram.s, contiendra les instructions assembleur ARM équivalentes.
Utilisation de fonctions assembleur externes
Pour des routines assembleur plus complexes, il est souvent plus propre d’écrire des fichiers assembleur séparés (généralement avec une extension .s). Cela permet une meilleure organisation et une meilleure réutilisabilité. Voici un exemple de fonction modulo implémentée en assembleur :
// Code C++ (main.cpp)
#include <iostream>
extern "C" int mod_asm(int a, int b);
int main() {
int result = mod_asm(10, 3);
std::cout << "Result: " << result << std::endl;
return 0;
}
// Code assembleur (mod_asm.s)
.global mod_asm
mod_asm:
udiv r0, r0, r1 @ Division de a (r0) par b (r1)
mls r0, r1, r0, r0 @ Multiplication de r1 et du quotient (r0), soustraction de a (r0) - ceci donne le reste
bx lr @ Retour
La compilation et la liaison nécessiteront ensuite des étapes séparées :
arm-linux-gnueabi-gcc -c mod_asm.s -o mod_asm.o
arm-linux-gnueabi-gcc main.cpp mod_asm.o -o myprogram
Génération d’assembleur ARM avec armclang
Le compilateur ARM, armclang, offre une alternative à GCC. Son utilisation est similaire, utilisant l’indicateur -S pour la génération d’assembleur :
armclang -S -O2 myprogram.cpp -o myprogram.s
armclang produit souvent un code assembleur différent de celui de GCC, parfois avec une efficacité d’optimisation variable. Des expérimentations peuvent être nécessaires pour déterminer quel compilateur donne de meilleurs résultats pour vos besoins spécifiques.
Assembleur inline (avec précautions)
L’assembleur inline, utilisant des mots clés spécifiques au compilateur (par exemple, __asm dans GCC/Clang), permet d’intégrer de courts extraits d’assembleur directement dans votre code C++. Cependant, cette approche est beaucoup moins portable et plus sujette aux erreurs. Il est généralement préférable de la réserver à de très petites sections hautement optimisées où la portabilité n’est pas une préoccupation majeure. La syntaxe dépend du compilateur, nécessitant une consultation attentive de la documentation du compilateur.
Meilleures pratiques pour la conversion C++ en assembleur ARM
Lors de la conversion de C++ en assembleur ARM, tenez compte de ces meilleures pratiques :
- Profilage en premier : Identifiez les goulots d’étranglement des performances avant d’optimiser. Ne devinez pas où se trouvent les parties lentes ; utilisez des outils de profilage.
- Commencez petit : Commencez par de petites sections critiques de code. Des modifications incrémentales sont plus faciles à gérer et à déboguer.
- Testez rigoureusement : Des tests rigoureux sont cruciaux pour garantir l’exactitude et les gains de performance.
- Maintenabilité : Privilégiez la lisibilité et la maintenabilité de votre code assembleur. Utilisez abondamment les commentaires.
- Comprenez l’architecture : Une bonne compréhension de l’architecture ARM (registres, jeu d’instructions, modèle mémoire) est essentielle pour une programmation efficace en assembleur.