ART世界探险(5) - 计算指令
ART世界探险(5) - 计算指令
整数运算
Java的整型运算
我们先看看JVM是如何处理这些基本整数运算的吧。
public static long add(long a, long b){return a+b;}public static long sub(long a,long b){return a-b;}public static long mul(long a, long b){return a*b;}public static long div(long a,long b){return a/b;}public static long mod(long a,long b){return a%b;}
翻译成字节码是这样的,非常整齐:
public static long add(long, long);Code:0: lload_01: lload_22: ladd3: lreturnpublic static long sub(long, long);Code:0: lload_01: lload_22: lsub3: lreturnpublic static long mul(long, long);Code:0: lload_01: lload_22: lmul3: lreturnpublic static long div(long, long);Code:0: lload_01: lload_22: ldiv3: lreturnpublic static long mod(long, long);Code:0: lload_01: lload_22: lrem3: lreturn
加是add,减是sub,乘是mul,除是div,取模是rem。
转换成Dalvik指令的话,连lload都省了,更是看起来赏心悦目。
1: long com.yunos.xulun.testcppjni2.TestART.add(long, long) (dex_method_idx=16778)DEX CODE:0x0000: 9b00 0204 | add-long v0, v2, v40x0002: 1000 | return-wide v0
我们看看在ARM上的实现。
ARM的整型运算
C++代码和Java基本上是同出一辙的:
long add(long a, long b){return a+b;
}long sub(long a,long b){return a-b;
}long mul(long a, long b){return a*b;
}long div(long a,long b){return a/b;
}long mod(long a,long b){return a%b;
}
ARM v8a的整数运算
我们看看在AArch64下译成什么:
0000000000000694 <_Z3addll>:694: 8b010000 add x0, x0, x1698: d65f03c0 ret000000000000069c <_Z3subll>:69c: cb010000 sub x0, x0, x16a0: d65f03c0 ret00000000000006a4 <_Z3mulll>:6a4: 9b017c00 mul x0, x0, x16a8: d65f03c0 ret00000000000006ac <_Z3divll>:6ac: 9ac10c00 sdiv x0, x0, x16b0: d65f03c0 ret00000000000006b4 <_Z3modll>:6b4: 9ac10c02 sdiv x2, x0, x16b8: 9b018040 msub x0, x2, x1, x06bc: d65f03c0 ret
ARM v7a的整数运算
AArch32模式下,加减乘都是一条指令
00000fc0 <_Z3addll>:fc0: 4408 add r0, r1fc2: 4770 bx lr00000fc4 <_Z3subll>:fc4: 1a40 subs r0, r0, r1fc6: 4770 bx lr00000fc8 <_Z3mulll>:fc8: 4348 muls r0, r1fca: 4770 bx lr
但是除法和取模就不是指令了,得调用函数来处理。
00000fcc <_Z3divll>:fcc: b508 push {r3, lr}fce: f000 e830 blx 1030 <__aeabi_idiv>fd2: bd08 pop {r3, pc}00000fd4 <_Z3modll>:fd4: b508 push {r3, lr}fd6: f000 e89a blx 110c <__aeabi_idivmod>fda: 4608 mov r0, r1fdc: bd08 pop {r3, pc}
算除法的这个函数可是不短啊,我们先看一下,这个将来可供我们学完指令集之后复习用:
00001030 <__aeabi_idiv>:1030: e3510000 cmp r1, #01034: 0a000030 beq 10fc <__aeabi_idiv+0xcc>1038: e020c001 eor ip, r0, r1103c: 42611000 rsbmi r1, r1, #01040: e2512001 subs r2, r1, #11044: 0a00001f beq 10c8 <__aeabi_idiv+0x98>1048: e1b03000 movs r3, r0104c: 42603000 rsbmi r3, r0, #01050: e1530001 cmp r3, r11054: 9a00001e bls 10d4 <__aeabi_idiv+0xa4>1058: e1110002 tst r1, r2105c: 0a000020 beq 10e4 <__aeabi_idiv+0xb4>1060: e16f2f11 clz r2, r11064: e16f0f13 clz r0, r31068: e0420000 sub r0, r2, r0106c: e3a02001 mov r2, #11070: e1a01011 lsl r1, r1, r01074: e1a02012 lsl r2, r2, r01078: e3a00000 mov r0, #0107c: e1530001 cmp r3, r11080: 20433001 subcs r3, r3, r11084: 21800002 orrcs r0, r0, r21088: e15300a1 cmp r3, r1, lsr #1108c: 204330a1 subcs r3, r3, r1, lsr #11090: 218000a2 orrcs r0, r0, r2, lsr #11094: e1530121 cmp r3, r1, lsr #21098: 20433121 subcs r3, r3, r1, lsr #2109c: 21800122 orrcs r0, r0, r2, lsr #210a0: e15301a1 cmp r3, r1, lsr #310a4: 204331a1 subcs r3, r3, r1, lsr #310a8: 218001a2 orrcs r0, r0, r2, lsr #310ac: e3530000 cmp r3, #010b0: 11b02222 lsrsne r2, r2, #410b4: 11a01221 lsrne r1, r1, #410b8: 1affffef bne 107c <__aeabi_idiv+0x4c>10bc: e35c0000 cmp ip, #010c0: 42600000 rsbmi r0, r0, #010c4: e12fff1e bx lr10c8: e13c0000 teq ip, r010cc: 42600000 rsbmi r0, r0, #010d0: e12fff1e bx lr10d4: 33a00000 movcc r0, #010d8: 01a00fcc asreq r0, ip, #3110dc: 03800001 orreq r0, r0, #110e0: e12fff1e bx lr10e4: e16f2f11 clz r2, r110e8: e262201f rsb r2, r2, #3110ec: e35c0000 cmp ip, #010f0: e1a00233 lsr r0, r3, r210f4: 42600000 rsbmi r0, r0, #010f8: e12fff1e bx lr10fc: e3500000 cmp r0, #01100: c3e00102 mvngt r0, #-2147483648 ; 0x800000001104: b3a00102 movlt r0, #-2147483648 ; 0x800000001108: ea000007 b 112c <__aeabi_idiv0>0000110c <__aeabi_idivmod>:110c: e3510000 cmp r1, #01110: 0afffff9 beq 10fc <__aeabi_idiv+0xcc>1114: e92d4003 push {r0, r1, lr}1118: ebffffc6 bl 1038 <__aeabi_idiv+0x8>111c: e8bd4006 pop {r1, r2, lr}1120: e0030092 mul r3, r2, r01124: e0411003 sub r1, r1, r31128: e12fff1e bx lr
传统armeabi的整数运算
加减乘还是没有问题:adds,subs,muls,改状态位。
00001248 <_Z3addll>:1248: 1840 adds r0, r0, r1124a: 4770 bx lr0000124c <_Z3subll>:124c: 1a40 subs r0, r0, r1124e: 4770 bx lr00001250 <_Z3mulll>:1250: 4348 muls r0, r11252: 4770 bx lr
除法和取模也是调函数:
00001254 <_Z3divll>:1254: b508 push {r3, lr}1256: f001 ff47 bl 30e8 <_Unwind_GetTextRelBase+0x8>125a: bd08 pop {r3, pc}0000125c <_Z3modll>:125c: b508 push {r3, lr}125e: f001 ff4b bl 30f8 <_Unwind_GetTextRelBase+0x18>1262: 1c08 adds r0, r1, #01264: bd08 pop {r3, pc}
OAT编译出来的结果
Dalvik和ARM都学完之后,我们就可以看看Dalvik翻成OAT之后的结果是什么样子的了。
先看个加法的吧:
CODE: (code_offset=0x0050270c size_offset=0x00502708 size=76)...0x0050270c: d1400bf0 sub x16, sp, #0x2000 (8192)0x00502710: b940021f ldr wzr, [x16]suspend point dex PC: 0x00000x00502714: f81e0fe0 str x0, [sp, #-32]!
复习一下,还是先备份参数到栈里:lr到sp+24,第一个参数到sp+40,第二个参数到sp+48。
然后判断是不是suspend。
0x00502718: f9000ffe str lr, [sp, #24]0x0050271c: f90017e1 str x1, [sp, #40]0x00502720: f9001be2 str x2, [sp, #48]0x00502724: 79400250 ldrh w16, [tr] (state_and_flags)0x00502728: 35000130 cbnz w16, #+0x24 (addr 0x50274c)
开始干活了,将那两个参数从sp+40和sp+48里面读回来,到x0和x1中。
然后算加法,结果在x2中。
x2值再送到栈里,再从栈里读回来到x0,最后返回。
0x0050272c: f94017e0 ldr x0, [sp, #40]0x00502730: f9401be1 ldr x1, [sp, #48]0x00502734: 8b010002 add x2, x0, x10x00502738: f800c3e2 stur x2, [sp, #12]0x0050273c: f840c3e0 ldur x0, [sp, #12]0x00502740: f9400ffe ldr lr, [sp, #24]0x00502744: 910083ff add sp, sp, #0x20 (32)0x00502748: d65f03c0 ret0x0050274c: f9421e5e ldr lr, [tr, #1080] (pTestSuspend)0x00502750: d63f03c0 blr lrsuspend point dex PC: 0x00000x00502754: 17fffff6 b #-0x28 (addr 0x50272c)
减法和乘法也是类似,我们直接看除法:
这时候64位的好处又体现出来了,不用调函数,直接有指令:
Dalvik代码是这样的:
3: long com.yunos.xulun.testcppjni2.TestART.div(long, long) (dex_method_idx=16780)DEX CODE:0x0000: 9e00 0204 | div-long v0, v2, v40x0002: 1000 | return-wide v0
OAT代码,sdiv就搞定了。跟前面我们看到的C代码的结果,吻合得非常好。
CODE: (code_offset=0x0050280c size_offset=0x00502808 size=96)...0x0050280c: d1400bf0 sub x16, sp, #0x2000 (8192)0x00502810: b940021f ldr wzr, [x16]suspend point dex PC: 0x00000x00502814: f81d0fe0 str x0, [sp, #-48]!0x00502818: f90017fe str lr, [sp, #40]0x0050281c: f9001fe1 str x1, [sp, #56]0x00502820: f90023e2 str x2, [sp, #64]0x00502824: 79400250 ldrh w16, [tr] (state_and_flags)0x00502828: 35000190 cbnz w16, #+0x30 (addr 0x502858)
先从sp+64中把除数读进来。
Java先做一件事情,判断除数是不是0。如果除数是0,则cbz会跳转到执行pThrowDivZero去抛出一个除0异常出来。
0x0050282c: f94023e0 ldr x0, [sp, #64]0x00502830: b40001a0 cbz x0, #+0x34 (addr 0x502864)
判断是否为0之后,还是把x0存到栈里。
再把被除数和除数都从栈里读出来。
0x00502834: f80143e0 stur x0, [sp, #20]0x00502838: f9401fe0 ldr x0, [sp, #56]0x0050283c: f84143e1 ldur x1, [sp, #20]
开始做除法,结果在x2中,然后存栈里面。再从栈里读回来到x0里,返回。
0x00502840: 9ac10c02 sdiv x2, x0, x10x00502844: f801c3e2 stur x2, [sp, #28]0x00502848: f841c3e0 ldur x0, [sp, #28]0x0050284c: f94017fe ldr lr, [sp, #40]0x00502850: 9100c3ff add sp, sp, #0x30 (48)0x00502854: d65f03c0 ret0x00502858: f9421e5e ldr lr, [tr, #1080] (pTestSuspend)0x0050285c: d63f03c0 blr lrsuspend point dex PC: 0x00000x00502860: 17fffff3 b #-0x34 (addr 0x50282c)0x00502864: f9422a5e ldr lr, [tr, #1104] (pThrowDivZero)0x00502868: d63f03c0 blr lrsuspend point dex PC: 0x0000
浮点运算
Java浮点运算
Java真是门好语言啊,JVM已经封装了所有跟浮点相关的细节,基本上从字节码上看,跟长整型只有细节的不同。
public static double dadd(double a,double b){return a+b;}public static double dsub(double a,double b){return a-b;}public static double dmul(double a,double b){return a*b;}public static double ddiv(double a,double b){return a/b;}
字节码如下:
public static double dadd(double, double);Code:0: dload_01: dload_22: dadd3: dreturnpublic static double dsub(double, double);Code:0: dload_01: dload_22: dsub3: dreturnpublic static double dmul(double, double);Code:0: dload_01: dload_22: dmul3: dreturnpublic static double ddiv(double, double);Code:0: dload_01: dload_22: ddiv3: dreturn
基本上就是将l换成d,其它没有什么变化。
ARM浮点运算
强大的ARM v8A芯片,已经不输于JVM的设计了,也是很简单。
源代码:
double dadd(double a,double b){return a+b;
}double dsub(double a,double b){return a-b;
}double dmul(double a,double b){return a*b;
}double ddiv(double a,double b){return a/b;
}
ARM v8a的浮点运算
汇编代码:
0000000000000760 <_Z4dadddd>:760: 1e612800 fadd d0, d0, d1764: d65f03c0 ret0000000000000768 <_Z4dsubdd>:768: 1e613800 fsub d0, d0, d176c: d65f03c0 ret0000000000000770 <_Z4dmuldd>:770: 1e610800 fmul d0, d0, d1774: d65f03c0 ret0000000000000778 <_Z4ddivdd>:778: 1e611800 fdiv d0, d0, d177c: d65f03c0 ret
我们可以看到,寄存器已经不是x开头的通用寄存器了,而变成了d开头的NEON寄存器。我们实际上是借用了ARM v7a才出现的NEON指令才使得指令变得这么简单。
ARM v7a的浮点运算:
同样是NEON指令,但是v7a的就比v8a的看起来要复杂一点。不过倒更清晰地反映了逻辑事实。
v7a的NEON指令需要用vmov将通用寄存器中的数传送到NEON寄存器中,然后再进行计算。结果再通过vmov送回到通用寄存器中。
00000fde <_Z4dadddd>:fde: ec41 0b17 vmov d7, r0, r1fe2: ec43 2b16 vmov d6, r2, r3fe6: ee37 7b06 vadd.f64 d7, d7, d6fea: ec51 0b17 vmov r0, r1, d7fee: 4770 bx lr00000ff0 <_Z4dsubdd>:ff0: ec41 0b17 vmov d7, r0, r1ff4: ec43 2b16 vmov d6, r2, r3ff8: ee37 7b46 vsub.f64 d7, d7, d6ffc: ec51 0b17 vmov r0, r1, d71000: 4770 bx lr00001002 <_Z4dmuldd>:1002: ec41 0b17 vmov d7, r0, r11006: ec43 2b16 vmov d6, r2, r3100a: ee27 7b06 vmul.f64 d7, d7, d6100e: ec51 0b17 vmov r0, r1, d71012: 4770 bx lr00001014 <_Z4ddivdd>:1014: ec41 0b17 vmov d7, r0, r11018: ec43 2b16 vmov d6, r2, r3101c: ee87 7b06 vdiv.f64 d7, d7, d61020: ec51 0b17 vmov r0, r1, d71024: 4770 bx lr
传统ARM的浮点运算
没啥说的,都得函数实现了:
00001248 <_Z3addll>:1248: 1840 adds r0, r0, r1124a: 4770 bx lr0000124c <_Z3subll>:124c: 1a40 subs r0, r0, r1124e: 4770 bx lr00001250 <_Z3mulll>:1250: 4348 muls r0, r11252: 4770 bx lr00001254 <_Z3divll>:1254: b508 push {r3, lr}1256: f001 ff47 bl 30e8 <_Unwind_GetTextRelBase+0x8>125a: bd08 pop {r3, pc}0000125c <_Z3modll>:125c: b508 push {r3, lr}125e: f001 ff4b bl 30f8 <_Unwind_GetTextRelBase+0x18>1262: 1c08 adds r0, r1, #01264: bd08 pop {r3, pc}
x86芯片的运算指令
几种ARM下的RISC指令集的结果,我们都分析过了。下面我们看看32位的x86芯片上的整数和浮点运算吧。
x86的整数运算
32位的标志是使用32位的寄存器,比如eax,esp,esi。而64位下就是rax等等了。
00005f0 <_Z3addll>:5f0: 8b 44 24 08 mov 0x8(%esp),%eax5f4: 03 44 24 04 add 0x4(%esp),%eax5f8: c3 ret 5f9: 8d b4 26 00 00 00 00 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi00000600 <_Z3subll>:600: 8b 44 24 04 mov 0x4(%esp),%eax604: 2b 44 24 08 sub 0x8(%esp),%eax608: c3 ret 609: 8d b4 26 00 00 00 00 lea 0x0(%esi,%eiz,1),%esi00000610 <_Z3mulll>:610: 8b 44 24 08 mov 0x8(%esp),%eax614: 0f af 44 24 04 imul 0x4(%esp),%eax619: c3 ret 61a: 8d b6 00 00 00 00 lea 0x0(%esi),%esi00000620 <_Z3divll>:620: 8b 44 24 04 mov 0x4(%esp),%eax624: 89 c2 mov %eax,%edx626: c1 fa 1f sar $0x1f,%edx629: f7 7c 24 08 idivl 0x8(%esp)62d: c3 ret 62e: 66 90 xchg %ax,%ax00000630 <_Z3modll>:630: 8b 44 24 04 mov 0x4(%esp),%eax634: 89 c2 mov %eax,%edx636: c1 fa 1f sar $0x1f,%edx639: f7 7c 24 08 idivl 0x8(%esp)63d: 89 d0 mov %edx,%eax63f: c3 ret
x86的CISC的好处是总不至于要调一段复杂的函数来实现除法。
x86_64的整数运算
我们看看64位的rn寄存器出场之后的x86_64的整型指令吧:
00000000000006e0 <_Z3addll>:6e0: 48 8d 04 37 lea (%rdi,%rsi,1),%rax6e4: c3 retq 6e5: 66 66 2e 0f 1f 84 00 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)6ec: 00 00 00 00 00000000000006f0 <_Z3subll>:6f0: 48 89 f8 mov %rdi,%rax6f3: 48 29 f0 sub %rsi,%rax6f6: c3 retq 6f7: 66 0f 1f 84 00 00 00 nopw 0x0(%rax,%rax,1)6fe: 00 00 0000000000000700 <_Z3mulll>:700: 48 89 f8 mov %rdi,%rax703: 48 0f af c6 imul %rsi,%rax707: c3 retq 708: 0f 1f 84 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)70f: 00 0000000000000710 <_Z3divll>:710: 48 89 fa mov %rdi,%rdx713: 48 89 f8 mov %rdi,%rax716: 48 c1 fa 3f sar $0x3f,%rdx71a: 48 f7 fe idiv %rsi71d: c3 retq 71e: 66 90 xchg %ax,%ax0000000000000720 <_Z3modll>:720: 48 89 fa mov %rdi,%rdx723: 48 89 f8 mov %rdi,%rax726: 48 c1 fa 3f sar $0x3f,%rdx72a: 48 f7 fe idiv %rsi72d: 48 89 d0 mov %rdx,%rax730: c3 retq 731: 66 66 66 66 66 66 2e data16 data16 data16 data16 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)738: 0f 1f 84 00 00 00 00 73f: 00
x86的符点运算
从30多年前的80486开始,x86芯片就自带FPU,不再需要8087或者80387这样的专用FPU。1998年,AMD在k6-2处理器中使用的3D Now!指令集开创了SIMD与浮点数的结合。1999年,Intel也随之推出了支持单精度浮点的SSE指令。后来一直发展到SSE 4.2.
以我们的双精度计算的例子为例,这使用到了2000年发布的Pentium 4才引入的SSE2指令集。movsd,addsd,divsd等这些指令都是SSE2指令。
00000640 <_Z4dadddd>:640: 8d 64 24 f4 lea -0xc(%esp),%esp644: f2 0f 10 44 24 18 movsd 0x18(%esp),%xmm064a: f2 0f 58 44 24 10 addsd 0x10(%esp),%xmm0650: f2 0f 11 04 24 movsd %xmm0,(%esp)655: dd 04 24 fldl (%esp)658: 8d 64 24 0c lea 0xc(%esp),%esp65c: c3 ret 65d: 8d 76 00 lea 0x0(%esi),%esi00000660 <_Z4dsubdd>:660: 8d 64 24 f4 lea -0xc(%esp),%esp664: f2 0f 10 44 24 10 movsd 0x10(%esp),%xmm066a: f2 0f 5c 44 24 18 subsd 0x18(%esp),%xmm0670: f2 0f 11 04 24 movsd %xmm0,(%esp)675: dd 04 24 fldl (%esp)678: 8d 64 24 0c lea 0xc(%esp),%esp67c: c3 ret 67d: 8d 76 00 lea 0x0(%esi),%esi00000680 <_Z4dmuldd>:680: 8d 64 24 f4 lea -0xc(%esp),%esp684: f2 0f 10 44 24 18 movsd 0x18(%esp),%xmm068a: f2 0f 59 44 24 10 mulsd 0x10(%esp),%xmm0690: f2 0f 11 04 24 movsd %xmm0,(%esp)695: dd 04 24 fldl (%esp)698: 8d 64 24 0c lea 0xc(%esp),%esp69c: c3 ret 69d: 8d 76 00 lea 0x0(%esi),%esi000006a0 <_Z4ddivdd>:6a0: 8d 64 24 f4 lea -0xc(%esp),%esp6a4: f2 0f 10 44 24 10 movsd 0x10(%esp),%xmm06aa: f2 0f 5e 44 24 18 divsd 0x18(%esp),%xmm06b0: f2 0f 11 04 24 movsd %xmm0,(%esp)6b5: dd 04 24 fldl (%esp)6b8: 8d 64 24 0c lea 0xc(%esp),%esp6bc: c3 ret 6bd: 8d 76 00 lea 0x0(%esi),%esi
x86_64的浮点运算
与arm64有异曲同工之妙,不再需要进出xmm的时候做movsd了,retq指令可以直接从xmm寄存器中返回数据。
0000000000000740 <_Z4dadddd>:740: f2 0f 58 c1 addsd %xmm1,%xmm0744: c3 retq 745: 66 66 2e 0f 1f 84 00 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)74c: 00 00 00 00 0000000000000750 <_Z4dsubdd>:750: f2 0f 5c c1 subsd %xmm1,%xmm0754: c3 retq 755: 66 66 2e 0f 1f 84 00 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)75c: 00 00 00 00 0000000000000760 <_Z4dmuldd>:760: f2 0f 59 c1 mulsd %xmm1,%xmm0764: c3 retq 765: 66 66 2e 0f 1f 84 00 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)76c: 00 00 00 00 0000000000000770 <_Z4ddivdd>:770: f2 0f 5e c1 divsd %xmm1,%xmm0774: c3 retq 775: 66 66 2e 0f 1f 84 00 data16 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)77c: 00 00 00 00
MIPS指令集下的计算指令
最后我们看下可能多数同学们都不熟悉的MIPS指令集吧,其实还是很清爽的:
000006b0 <_Z3addll>:6b0: 03e00008 jr ra6b4: 00851021 addu v0,a0,a1000006b8 <_Z3subll>:6b8: 03e00008 jr ra6bc: 00851023 subu v0,a0,a1000006c0 <_Z3mulll>:6c0: 03e00008 jr ra6c4: 70851002 mul v0,a0,a1000006c8 <_Z3divll>:6c8: 0085001a div zero,a0,a16cc: 00a001f4 teq a1,zero,0x76d0: 03e00008 jr ra6d4: 00001012 mflo v0000006d8 <_Z3modll>:6d8: 0085001a div zero,a0,a16dc: 00a001f4 teq a1,zero,0x76e0: 03e00008 jr ra6e4: 00001010 mfhi v0000006e8 <_Z4dadddd>:6e8: 03e00008 jr ra6ec: 462e6000 add.d $f0,$f12,$f14000006f0 <_Z4dsubdd>:6f0: 03e00008 jr ra6f4: 462e6001 sub.d $f0,$f12,$f14000006f8 <_Z4dmuldd>:6f8: 03e00008 jr ra6fc: 462e6002 mul.d $f0,$f12,$f1400000700 <_Z4ddivdd>:700: 03e00008 jr ra704: 462e6003 div.d $f0,$f12,$f14
mips64位与上面也很相似,整型指令基本是在指令前多个d。浮点除了寄存器变长了,也没什么大的变化。
0000000000000b80 <_Z3addll>:b80: 03e00009 jr rab84: 0085102d daddu v0,a0,a10000000000000b88 <_Z3subll>:b88: 03e00009 jr rab8c: 0085102f dsubu v0,a0,a10000000000000b90 <_Z3mulll>:b90: 03e00009 jr rab94: 0085109c dmul v0,a0,a10000000000000b98 <_Z3divll>:b98: 0085109e ddiv v0,a0,a1b9c: 00a001f4 teq a1,zero,0x7ba0: d81f0000 jrc raba4: 00000000 nop0000000000000ba8 <_Z3modll>:ba8: 008510de dmod v0,a0,a1bac: 00a001f4 teq a1,zero,0x7bb0: d81f0000 jrc rabb4: 00000000 nop0000000000000bb8 <_Z4dadddd>:bb8: 03e00009 jr rabbc: 462d6000 add.d $f0,$f12,$f130000000000000bc0 <_Z4dsubdd>:bc0: 03e00009 jr rabc4: 462d6001 sub.d $f0,$f12,$f130000000000000bc8 <_Z4dmuldd>:bc8: 03e00009 jr rabcc: 462d6002 mul.d $f0,$f12,$f130000000000000bd0 <_Z4ddivdd>:bd0: 03e00009 jr rabd4: 462d6003 div.d $f0,$f12,$f13
编译出的OAT的浮点运算
节省篇幅,我们先看个dadd的. Dalvik指令很简单,就是一条add-double.
3: double com.yunos.xulun.testcppjni2.TestART.dadd(double, double) (dex_method_idx=16780)DEX CODE:0x0000: ab00 0204 | add-double v0, v2, v40x0002: 1000 | return-wide v0
跟C++编译出来的一样,OAT生成的arm64指令也是用fadd来实现的,同样没有vmov什么事儿。
CODE: (code_offset=0x0050280c size_offset=0x00502808 size=76)...0x0050280c: d1400bf0 sub x16, sp, #0x2000 (8192)0x00502810: b940021f ldr wzr, [x16]suspend point dex PC: 0x00000x00502814: f81e0fe0 str x0, [sp, #-32]!0x00502818: f9000ffe str lr, [sp, #24]0x0050281c: fd0017e0 str d0, [sp, #40]0x00502820: fd001be1 str d1, [sp, #48]0x00502824: 79400250 ldrh w16, [tr] (state_and_flags)0x00502828: 35000130 cbnz w16, #+0x24 (addr 0x50284c)
存到栈里的两个加数,用ldr可以直接装载到NEON寄存器里。然后直接调用fadd去计算。
0x0050282c: fd4017e0 ldr d0, [sp, #40]0x00502830: fd401be1 ldr d1, [sp, #48]0x00502834: 1e612802 fadd d2, d0, d10x00502838: fc00c3e2 stur d2, [sp, #12]
双精度浮点数的返回值并不在通用寄存器x0中,而是直接在NEON寄存器d0中。
0x0050283c: fc40c3e0 ldur d0, [sp, #12]0x00502840: f9400ffe ldr lr, [sp, #24]0x00502844: 910083ff add sp, sp, #0x20 (32)0x00502848: d65f03c0 ret0x0050284c: f9421e5e ldr lr, [tr, #1080] (pTestSuspend)0x00502850: d63f03c0 blr lrsuspend point dex PC: 0x00000x00502854: 17fffff6 b #-0x28 (addr 0x50282c)
然后我们再看除法,Dalvik是div-double。
4: double com.yunos.xulun.testcppjni2.TestART.ddiv(double, double) (dex_method_idx=16781)DEX CODE:0x0000: ae00 0204 | div-double v0, v2, v40x0002: 1000 | return-wide v0
翻译出来的效果也真不错,真接使用NEON寄存器的fdiv。
CODE: (code_offset=0x0050287c size_offset=0x00502878 size=76)...0x0050287c: d1400bf0 sub x16, sp, #0x2000 (8192)0x00502880: b940021f ldr wzr, [x16]suspend point dex PC: 0x00000x00502884: f81e0fe0 str x0, [sp, #-32]!0x00502888: f9000ffe str lr, [sp, #24]0x0050288c: fd0017e0 str d0, [sp, #40]0x00502890: fd001be1 str d1, [sp, #48]0x00502894: 79400250 ldrh w16, [tr] (state_and_flags)0x00502898: 35000130 cbnz w16, #+0x24 (addr 0x5028bc)0x0050289c: fd4017e0 ldr d0, [sp, #40]0x005028a0: fd401be1 ldr d1, [sp, #48]
除了fadd换成了fdiv,其余跟加法没有区别。
0x005028a4: 1e611802 fdiv d2, d0, d10x005028a8: fc00c3e2 stur d2, [sp, #12]0x005028ac: fc40c3e0 ldur d0, [sp, #12]0x005028b0: f9400ffe ldr lr, [sp, #24]0x005028b4: 910083ff add sp, sp, #0x20 (32)0x005028b8: d65f03c0 ret0x005028bc: f9421e5e ldr lr, [tr, #1080] (pTestSuspend)0x005028c0: d63f03c0 blr lrsuspend point dex PC: 0x00000x005028c4: 17fffff6 b #-0x28 (addr 0x50289c)
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