1 问题背景

客户迁移过程中，编译自研代码时，有如果两个编译报错：

Ø  不识别xchgl汇编指令

{standard input}: Assembler messages:

{standard input}:1222: Error: unknown mnemonic `xchgl' -- `xchgl x1,[x19,112]'

{standard input}:1225: Error: unknown mnemonic `xchgl' -- `xchgl x0,[x19,88]'

Ø  不识别cmpxchgl汇编指令

{standard input}: Assembler messages:

{standard input}:1222: Error: unknown mnemonic `cmpxchgl'

2 原因分析

xchgl和 cmpxchgl都是X86上的指令集，ARM64上不识别，需要进行替换。xchgl指令的作用是交换 （寄存器/内存变量）和 （寄存器） 的值。如果交换的两个变量中有内存变量，会对内存变量增加原子锁操作。详细见以下释义：

cmpxchgl指令的作用是比较并交换两数。详细见官网释义：

3 解决方案

3.1 内存屏障选择

xchgl和 cmpxchgl这两个指令在ARM64上可以用GCC的原子操作接口进行替换。在使用GCC内置的原子操作函数__atomic_xxxx_n时，输出参数包含memory order（即通常我们所说的内存屏障）。GCC4.7前，__sync 同步原语中默认的内存模型为full barrier模型，__sync原语前后的读写操作均不可做指令重排。为提高流水线执行效率，GCC 4.7合入C++11的内存模型，通过__atomic 同步原语，由使用者控制需要的屏障级别。对多线程访问临界区的逻辑不清晰时，建议仍使用__ATOMIC_SEQ_CST屏障，避免由屏障使用不当带来一致性问题。下面是几种可选的屏障类型及其简要介绍：

3.2 xchgl替换方法

xchgl在交换两值时，其中有一个是内存变量，替换时要对内存变量加原子锁。arm上没有可以完全替换的汇编指令，可以使用GCC的原子操作接口__atomic_exchange_n进行替换。

X86实现样例：

inline int nBasicAtomicInt::fetchAndStoreOrdered(int newValue)

{

    /* 原子操作, 把_value的值和newValue

     * 交换, 且返回_value原来的值

     */

    asm volatile("xchgl %0,%1"

                 : "=r" (newValue), "+m" (m_value)

                 : "0" (newValue)

                 : "memory");

    return newValue;

}

TaiShan上可替换成：

inline int nBasicAtomicInt::fetchAndStoreOrdered(int newValue)

{

    /* 原子操作, 把_value的值和newValue

     * 交换, 且返回_value原来的值

     */

    return __atomic_exchange_n(&_q_value, newValue, __ATOMIC_SEQ_CST);

}

3.3 cmpxchgl替换方法

cmpxchgl可用GCC的原子操作接口__atomic_compare_exchange_n进行替换。与xchgl类似，GCC原子操作接口的参数， 使用者可以根据自身代码逻辑选择合适的参数。

X86实现样例：

inline bool nBasicAtomicInt::testAndSetOrdered(int expectedValue, int newValue)

{

    unsigned char ret;

    /* 原子操作, 原来m_value的值如果等于expectedValue,则把newValue

     * 载入m_value, 且返回ret=true; 如果不等于,则m_value的值不变,且返回ret=false

     */

    asm volatile("lock\n"

                 "cmpxchgl %3,%2\n"

                 "sete %1\n"

                 : "=a" (newValue), "=qm" (ret), "+m" (m_value)

                 : "r" (newValue), "0" (expectedValue)

                 : "memory");

    return ret != 0;

}

TaiShan上可替换成：

inline bool nBasicAtomicInt::testAndSetOrdered(int expectedValue, int newValue)

{

    unsigned char ret;

    /* 原子操作, 原来m_value的值如果等于expectedValue,则把newValue载入_value, 且返回ret=true; 如果不等于,则m_value的值不变,且返回ret=false */

    return __atomic_compare_exchange_n(&m_value, &expectedValue, newValue, false, __ATOMIC_SEQ_CST, __ATOMIC_SEQ_CST);

}

4 总结

客户自研代码迁移时，如果遇到汇编指令报错（编译日志中有“Assembler messages”关键字），而ARM64上没有功能完全匹配的汇编指令时，除了可以用汇编指令的组合替换之外，还可以尝试使用GCC的内置函数替换。