了解汇编程序的原因之一是,有时可以使用汇编程序来编写比用高级语言(特别是C语言)编写的代码性能更好的代码。然而,我也听人说过很多次,尽管这并非完全错误,但实际上可以使用汇编程序来生成性能更好的代码的情况极其罕见,并且需要汇编方面的专业知识和经验。

这个问题甚至没有涉及到这样一个事实,即汇编程序指令将是特定于机器的、不可移植的,或者汇编程序的任何其他方面。当然,除了这一点之外,了解汇编还有很多很好的理由,但这是一个需要示例和数据的具体问题,而不是关于汇编程序与高级语言的扩展论述。

谁能提供一些具体的例子,说明使用现代编译器汇编代码比编写良好的C代码更快,并且您能否用分析证据支持这一说法?我相信这些案例确实存在,但我真的很想知道这些案例到底有多深奥,因为这似乎是一个有争议的问题。


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在我的工作中,有三个原因让我了解和使用组装。按重要性排序:

Debugging - I often get library code that has bugs or incomplete documentation. I figure out what it's doing by stepping in at the assembly level. I have to do this about once a week. I also use it as a tool to debug problems in which my eyes don't spot the idiomatic error in C/C++/C#. Looking at the assembly gets past that. Optimizing - the compiler does fairly well in optimizing, but I play in a different ballpark than most. I write image processing code that usually starts with code that looks like this: for (int y=0; y < imageHeight; y++) { for (int x=0; x < imageWidth; x++) { // do something } } the "do something part" typically happens on the order of several million times (ie, between 3 and 30). By scraping cycles in that "do something" phase, the performance gains are hugely magnified. I don't usually start there - I usually start by writing the code to work first, then do my best to refactor the C to be naturally better (better algorithm, less load in the loop etc). I usually need to read assembly to see what's going on and rarely need to write it. I do this maybe every two or three months. doing something the language won't let me. These include - getting the processor architecture and specific processor features, accessing flags not in the CPU (man, I really wish C gave you access to the carry flag), etc. I do this maybe once a year or two years.

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在处理器速度以MHz为单位,屏幕尺寸低于100万像素的时代,一个众所周知的更快显示的技巧是展开循环:为屏幕的每个扫描行写操作。它避免了维护循环索引的开销!再加上检测屏幕刷新,它非常有效。 这是C编译器不会做的事情……(虽然通常可以在速度优化和规模优化之间进行选择,但我认为前者使用了一些类似的技巧。)

我知道有些人喜欢用汇编语言编写Windows应用程序。他们声称他们更快(很难证明)和更小(确实如此!)。 显然,虽然这样做很有趣,但可能会浪费时间(当然,学习目的除外!),特别是对于GUI操作…… 现在,也许某些操作(比如在文件中搜索字符串)可以通过精心编写的汇编代码进行优化。

我很惊讶居然没人这么说。如果用汇编编写strlen()函数,速度会快得多!在C中,你能做的最好的事情就是

int c;
for(c = 0; str[c] != '\0'; c++) {}

在组装过程中,你可以大大加快速度:

mov esi, offset string
mov edi, esi
xor ecx, ecx

lp:
mov ax, byte ptr [esi]
cmp al, cl
je  end_1
cmp ah, cl
je end_2
mov bx, byte ptr [esi + 2]
cmp bl, cl
je end_3
cmp bh, cl
je end_4
add esi, 4
jmp lp

end_4:
inc esi

end_3:
inc esi

end_2:
inc esi

end_1:
inc esi

mov ecx, esi
sub ecx, edi

长度单位是ecx。这一次比较4个字符,所以速度快4倍。并且考虑使用eax和ebx的高阶词,它将比之前的C例程快8倍!

我不能给出具体的例子,因为那是很多年前的事情了,但是在很多情况下,手工编写的汇编程序可以胜过任何编译器。原因:

您可以偏离调用约定,在寄存器中传递参数。 您可以仔细考虑如何使用寄存器,避免将变量存储在内存中。 对于跳转表之类的东西,可以避免检查索引的边界。

基本上,编译器在优化方面做得很好,这几乎总是“足够好”,但在某些情况下(如图形渲染),你要为每一个周期付出高昂的代价,你可以走捷径,因为你知道代码,而编译器不能,因为它必须在安全的方面。

事实上,我听说过一些图形渲染代码,其中一个例程,如直线绘制或多边形填充例程,实际上在堆栈上生成了一小块机器代码并在那里执行,以避免关于线条样式、宽度、模式等的连续决策。

也就是说,我想让编译器为我生成好的汇编代码,但又不太聪明,它们通常都是这样做的。事实上,我讨厌Fortran的一个原因是它为了“优化”而打乱代码,通常没有什么重要的目的。

通常,当应用程序出现性能问题时,都是由于浪费的设计造成的。这些天,我永远不会推荐汇编程序的性能,除非整个应用程序已经在它的生命周期内进行了调优,仍然不够快,并且把所有的时间都花在了紧凑的内部循环中。

补充:我见过很多用汇编语言编写的应用程序,与C、Pascal、Fortran等语言相比,汇编语言的主要速度优势是因为程序员在用汇编语言编码时要谨慎得多。他或她每天要写大约100行代码,不管哪种语言,在编译器语言中,这将等于3或400条指令。

很多年前,我教别人用c语言编程。练习是将图形旋转90度。他得到了一个花了几分钟才能完成的解,主要是因为他使用了乘法和除法等。

我向他展示了如何使用位移位重定义问题,在他拥有的非优化编译器上,处理时间缩短到大约30秒。

我刚刚得到了一个优化编译器,相同的代码在< 5秒内旋转图形。我看着编译器生成的汇编代码,从我所看到的,我决定我写汇编程序的日子结束了。

只要有合适的程序员,汇编程序总是可以比C程序快(至少稍微快一点)。如果不能从汇编器中取出至少一条指令,则很难创建一个C程序。