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ARM 汇编代码片段集

Table of Contents

01.字节序反转 (Endianness Swap)

场景：将 32 位数据从大端（Big-Endian）转为小端（Little-Endian），或反之。 example

异或交换法

EOR     R1, R0, R0, ROR #16    ; 计算高低位差异
BIC     R1, R1, #0xFF0000      ; 清除 R1 无用位
MOV     R0, R0, ROR #8         ; R0 整体轮转
EOR     R0, R0, R1, LSR #8     ; 再次异或修正

EOR

  • 思路：利用“异或（XOR）”运算的特性来交换数据。
  • 优势：用计算“位差异”避免临时存储空间来保存具体的字节值。
  • 总结：非常“数学”、非常精练的写法，代码紧凑。

掩码位移法

MOV R2, #0xFF
ORR R2, R2, #0xFF0000      ; 选中第1、3字节
AND R1, R2, R0             ; 提取 R0 第1、3字节
AND R0, R2, R0, ROR #24    ; R0 右移24位后提取
ORR R0, R0, R1, ROR #8     ; 把 R1 右移8位，与 R0 拼合

Mask

  • 思路：通过掩码（Mask）提取特定位，然后位移拼合。
  • 优势：逻辑清晰（分治法），通用性强，不依赖特定数学特性，可读性高。
  • 总结：适合初学者理解字节操作的基本原理。

好奇一下

以上的汇编代码是针对“一个 32 位整数内部的字节翻转”场景设计（即大小端转换，BSWAP 或 std::byteswap）。

而 C++ 标准库中的 std::reverse 作为一个通用函数，其面向数组、容器、字符串等任意长度的序列而设计。

它的底层实现？

  1. C++ 源码逻辑：双指针 + 交换

    std::reverse 的核心逻辑非常简单，首尾指针（迭代器）不断向中间靠拢并交换内容。

    template<typename BidirectionalIterator>
void reverse(BidirectionalIterator first, BidirectionalIterator last) {
    // 只要首尾没有相遇
    while ((first != last) && (first != --last)) {
        std::iter_swap(first, last); // 交换两个指针指向的内容
        ++first;                     // 首指针向后移
    }
}

    这里的 swap 用的是什么算法？

    在 C++ 中，std::swap 的标准实现通常是 “中间变量法”（Temp variable）。

    // std::swap 的大概逻辑
T temp = std::move(a);
a = std::move(b);
b = std::move(temp);

    为什么不用 XOR 交换？

    其实在现代 CPU 上，异或交换通常比使用临时寄存器更慢。

    • 原因：异或交换会产生很强的数据依赖（Data Dependency），导致 CPU 流水线停顿。而使用临时变量（寄存器重命名技术）能让 CPU 并行处理得更快。

  2. 编译器的优化

    虽然 C++ 源码写的是简单的 while 循环，但编译器（GCC/Clang）会根据操作的数据类型，把这个循环编译成极其高效的汇编。

    情况 A：char 数组

    如果代码是 std::reverse(str, str + 4) 。

    编译器识别出其实是一个 4 字节的翻转，它不会生成循环，也不会调用 std::swap，而是直接生成一条汇编指令：

    • x86/x64: bswap （Byte Swap）
    • ARM: rev （Reverse bytes）

    对应了“掩码移位法”的最终版。

    情况 B：大型数组

    如果代码是 std::reverse(arr, arr + 1000) 。

    编译器不会一个一个数去交换，而是使用 SIMD 指令（单指令多数据）：

    1. 一次加载 128位 或 256位（比如 AVX2 指令集）的数据到向量寄存器。
    2. 使用向量指令（vperm 等）在寄存器内部直接把顺序打乱。
    3. 再一次性存回内存。