Преобразование кода C++ в ассемблер ARM может значительно улучшить производительность для определенных вычислительно интенсивных задач. Хотя переписывание всего приложения на ассемблере обычно нецелесообразно, стратегическое включение кода ассемблера в критически важные для производительности секции может дать существенное ускорение. Это руководство рассматривает различные методы достижения этого, сосредотачиваясь на практичности и лучших практиках.
Содержание
- Генерация ассемблерного кода ARM с помощью GCC
- Использование внешних функций ассемблера
- Генерация ассемблерного кода ARM с помощью armclang
- Встраиваемый ассемблер (с предостережениями)
- Лучшие практики для преобразования C++ в ассемблер ARM
Генерация ассемблерного кода ARM с помощью GCC
Коллекция компиляторов GNU (GCC) предлагает надежные возможности кросс-компиляции. Для генерации кода ассемблера ARM из вашего исходного кода C++ используйте флаг -S вместе с соответствующим кросс-компилятором ARM. Уровень оптимизации существенно влияет на генерируемый ассемблерный код; более высокие уровни (например, -O2, -O3) часто приводят к более сложному, но потенциально более быстрому коду.
arm-linux-gnueabi-gcc -S -O2 myprogram.cpp -o myprogram.s
Не забудьте заменить arm-linux-gnueabi-gcc на правильный кросс-компилятор для вашей целевой архитектуры (например, для 64-битного ARM вы можете использовать aarch64-linux-gnu-gcc). Выходной файл, myprogram.s, будет содержать эквивалентные инструкции ассемблера ARM.
Использование внешних функций ассемблера
Для более сложных подпрограмм ассемблера часто удобнее писать отдельные файлы ассемблера (обычно с расширением .s). Это позволяет улучшить организацию и многократное использование. Вот пример функции вычисления остатка от деления, реализованной на ассемблере:
// Код 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;
}
// Код ассемблера (mod_asm.s)
.global mod_asm
mod_asm:
udiv r0, r0, r1 @ Деление a (r0) на b (r1)
mls r0, r1, r0, r0 @ Умножение r1 и частного (r0), вычитание из a (r0) - это дает остаток
bx lr @ Возврат
Компиляция и компоновка будут затем включать отдельные шаги:
arm-linux-gnueabi-gcc -c mod_asm.s -o mod_asm.o
arm-linux-gnueabi-gcc main.cpp mod_asm.o -o myprogram
Генерация ассемблерного кода ARM с помощью armclang
Компилятор ARM armclang предоставляет альтернативу GCC. Его использование аналогично, используя флаг -S для генерации ассемблерного кода:
armclang -S -O2 myprogram.cpp -o myprogram.s
armclang часто генерирует другой ассемблерный код по сравнению с GCC, иногда с разной эффективностью оптимизации. Возможно, потребуется экспериментирование, чтобы определить, какой компилятор дает лучшие результаты для ваших конкретных потребностей.
Встраиваемый ассемблер (с предостережениями)
Встраиваемый ассемблер, использующий специфичные для компилятора ключевые слова (например, __asm в GCC/Clang), позволяет встраивать короткие фрагменты ассемблерного кода непосредственно в ваш код C++. Однако этот подход значительно менее портативен и более подвержен ошибкам. Как правило, его лучше всего оставлять для очень небольших, высоко оптимизированных секций, где переносимость не является основной проблемой. Синтаксис зависит от компилятора, требуя внимательного изучения документации компилятора.
Лучшие практики для преобразования C++ в ассемблер ARM
При преобразовании C++ в ассемблер ARM учитывайте следующие лучшие практики:
- Профилирование в первую очередь: Определите узкие места производительности, прежде чем оптимизировать. Не догадывайтесь, где находятся медленные части; используйте инструменты профилирования.
- Начните с малого: Начните с небольших, критически важных секций кода. Поэтапные изменения легче управлять и отлаживать.
- Тщательное тестирование: Тщательное тестирование имеет решающее значение для обеспечения правильности и повышения производительности.
- Поддерживаемость: Приоритетом является читаемость и поддерживаемость вашего кода ассемблера. Используйте комментарии щедро.
- Понимание архитектуры: Твердое понимание архитектуры ARM (регистры, набор инструкций, модель памяти) необходимо для эффективного программирования на ассемблере.