GCC - Как перестроить стек?

Question

Я пытаюсь создать приложение, которое использует pthreads и SSE-тип __m128. Согласно руководству GCC, выравнивание стека по умолчанию составляет 16 байтов. Для использования __m128 требуется выравнивание по 16 байтов.

Мой целевой процессор поддерживает SSE. Я использую компилятор GCC, который не поддерживает выравнивание стека времени выполнения (например, -mstackrealign). Я не могу использовать любую другую версию компилятора GCC.

Мое тестовое приложение выглядит так:

#include <xmmintrin.h>
#include <pthread.h>
void *f(void *x){
   __m128 y;
   ...
}
int main(void){
  pthread_t p;
  pthread_create(&p, NULL, f, NULL);
}

Приложение генерирует исключение и завершает работу. После простой отладки (printf "%p", &y) я обнаружил, что переменная y не выровнена по 16 байтам.

Мой вопрос: как я могу правильно перестроить стек (16 байтов) без использования каких-либо флагов и атрибутов GCC (они не помогают)? Должен ли я использовать встроенный Ассемблер GCC в этой функции потока f()?

Answer 1

Я решил эту проблему. Вот мое решение:

void another_function(){
   __m128 y;
   ...
}
void *f(void *x){
asm("pushl    %esp");
asm("subl    $16,%esp");
asm("andl    $-0x10,%esp");
another_function();
asm("popl %esp");
}

Сначала мы увеличиваем стек на 16 байт. Во-вторых, мы делаем наименее значимый клев равным 0x0. Мы сохраняем указатель стека, используя операнды push / pop. Мы вызываем другую функцию, у которой все свои локальные переменные выровнены по 16 байтов. Все вложенные функции также будут выровнены по 16-байтовым локальным переменным.

И это работает!

Answer 2

Выделите в стеке массив, который на 15 байтов больше, чем sizeof(__m128)и используйте первый выровненный адрес в этом массиве. Если вам нужно несколько, выделите их в массиве с одним 15-байтовым полем для выравнивания.

Я не помню, выделяя ли unsigned char Массив защищает вас от строгой оптимизации псевдонимов компилятором или, если он работает только наоборот.

#include <stdint.h>

void *f(void *x)
{
   unsigned char y[sizeof(__m128)+15];
   __m128 *py = (__m128*) (((uintptr_t)&y) + 15) & ~(uintptr_t)15);
   ...
}

Answer 3

Это не должно происходить в первую очередь, но чтобы обойти проблему, вы можете попробовать:

void *f(void *x)
{
   __m128 y __attribute__ ((aligned (16)));
   ...
}

Answer 4

Извините, что воскресил старую ветку...

Для тех, кто имеет более новый компилятор, чем OP, OP упоминает -mstackrealign вариант, который приводит меня к __attribute__((force_align_arg_pointer)), Если ваша функция оптимизируется для использования SSE, но %ebp смещен, это сделает исправления среды выполнения, если вам необходимо, прозрачно. Я также узнал, что это только вопрос i386, x86_64 ABI гарантирует, что аргументы выровнены до 16 байтов.

__attribute__((force_align_arg_pointer)) void i_crash_when_not_aligned_to_16_bytes() { ... }

Классная статья для тех, кто хочет узнать больше: http://wiki.osdev.org/System_V_ABI

Answer 5

Другим решением было бы использование функции заполнения, которая сначала выравнивает стек, а затем вызывает f, Так что вместо звонка f напрямую звоните pad, который сначала дополняет стек, а затем вызывает fooс выровненным стеком.

Код будет выглядеть так:

#include <xmmintrin.h>
#include <pthread.h>

#define ALIGNMENT 16

void *f(void *x) {
    __m128 y;
    // other stuff
}

void * pad(void *val) {
    unsigned int x; // to get the current address from the stack
    unsigned char pad[ALIGNMENT - ((unsigned int) &x) % ALIGNMENT];
    return f(val);
}

int main(void){
    pthread_t p;
    pthread_create(&p, NULL, pad, NULL);
}