]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-kernels.git/commit
include/linux/kernel.h: rewrite min3, max3 and clamp using min and max
authorMichal Nazarewicz <mina86@mina86.com>
Thu, 9 Oct 2014 22:30:13 +0000 (15:30 -0700)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Fri, 10 Oct 2014 02:26:03 +0000 (22:26 -0400)
commit2e1d06e1c05af9dbe8a3bfddeefbf041ca637fff
tree71ddab1525bdc694d2dc7407843a1bafceb09f8b
parent036c6508f183e9c730aee25e33d27b2b9b9a5bbc
include/linux/kernel.h: rewrite min3, max3 and clamp using min and max

It appears that gcc is better at optimising a double call to min and max
rather than open coded min3 and max3.  This can be observed here:

    $ cat min-max.c
    #define min(x, y) ({ \
     typeof(x) _min1 = (x); \
     typeof(y) _min2 = (y); \
     (void) (&_min1 == &_min2); \
     _min1 < _min2 ? _min1 : _min2; })
    #define min3(x, y, z) ({ \
     typeof(x) _min1 = (x); \
     typeof(y) _min2 = (y); \
     typeof(z) _min3 = (z); \
     (void) (&_min1 == &_min2); \
     (void) (&_min1 == &_min3); \
     _min1 < _min2 ? (_min1 < _min3 ? _min1 : _min3) : \
     (_min2 < _min3 ? _min2 : _min3); })

    int fmin3(int x, int y, int z) { return min3(x, y, z); }
    int fmin2(int x, int y, int z) { return min(min(x, y), z); }

    $ gcc -O2 -o min-max.s -S min-max.c; cat min-max.s
     .file "min-max.c"
     .text
     .p2align 4,,15
     .globl fmin3
     .type fmin3, @function
    fmin3:
    .LFB0:
     .cfi_startproc
     cmpl %esi, %edi
     jl .L5
     cmpl %esi, %edx
     movl %esi, %eax
     cmovle %edx, %eax
     ret
     .p2align 4,,10
     .p2align 3
    .L5:
     cmpl %edi, %edx
     movl %edi, %eax
     cmovle %edx, %eax
     ret
     .cfi_endproc
    .LFE0:
     .size fmin3, .-fmin3
     .p2align 4,,15
     .globl fmin2
     .type fmin2, @function
    fmin2:
    .LFB1:
     .cfi_startproc
     cmpl %edi, %esi
     movl %edx, %eax
     cmovle %esi, %edi
     cmpl %edx, %edi
     cmovle %edi, %eax
     ret
     .cfi_endproc
    .LFE1:
     .size fmin2, .-fmin2
     .ident "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3"
     .section .note.GNU-stack,"",@progbits

fmin3 function, which uses open-coded min3 macro, is compiled into total
of ten instructions including a conditional branch, whereas fmin2
function, which uses two calls to min2 macro, is compiled into six
instructions with no branches.

Similarly, open-coded clamp produces the same code as clamp using min and
max macros, but the latter is much shorter:

    $ cat clamp.c
    #define clamp(val, min, max) ({ \
     typeof(val) __val = (val); \
     typeof(min) __min = (min); \
     typeof(max) __max = (max); \
     (void) (&__val == &__min); \
     (void) (&__val == &__max); \
     __val = __val < __min ? __min: __val; \
     __val > __max ? __max: __val; })
    #define min(x, y) ({ \
     typeof(x) _min1 = (x); \
     typeof(y) _min2 = (y); \
     (void) (&_min1 == &_min2); \
     _min1 < _min2 ? _min1 : _min2; })
    #define max(x, y) ({ \
     typeof(x) _max1 = (x); \
     typeof(y) _max2 = (y); \
     (void) (&_max1 == &_max2); \
     _max1 > _max2 ? _max1 : _max2; })

    int fclamp(int v, int min, int max) { return clamp(v, min, max); }
    int fclampmm(int v, int min, int max) { return min(max(v, min), max); }

    $ gcc -O2 -o clamp.s -S clamp.c; cat clamp.s
     .file "clamp.c"
     .text
     .p2align 4,,15
     .globl fclamp
     .type fclamp, @function
    fclamp:
    .LFB0:
     .cfi_startproc
     cmpl %edi, %esi
     movl %edx, %eax
     cmovge %esi, %edi
     cmpl %edx, %edi
     cmovle %edi, %eax
     ret
     .cfi_endproc
    .LFE0:
     .size fclamp, .-fclamp
     .p2align 4,,15
     .globl fclampmm
     .type fclampmm, @function
    fclampmm:
    .LFB1:
     .cfi_startproc
     cmpl %edi, %esi
     cmovge %esi, %edi
     cmpl %edi, %edx
     movl %edi, %eax
     cmovle %edx, %eax
     ret
     .cfi_endproc
    .LFE1:
     .size fclampmm, .-fclampmm
     .ident "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3"
     .section .note.GNU-stack,"",@progbits

    Linux mpn-glaptop 3.13.0-29-generic #53~precise1-Ubuntu SMP Wed Jun 4 22:06:25 UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
    gcc (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3
    Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
    This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
    warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

    -rwx------ 1 mpn eng 51224656 Jun 17 14:15 vmlinux.before
    -rwx------ 1 mpn eng 51224608 Jun 17 13:57 vmlinux.after

48 bytes reduction.  The do_fault_around was a few instruction shorter
and as far as I can tell saved 12 bytes on the stack, i.e.:

    $ grep -e rsp -e pop -e push do_fault_around.*
    do_fault_around.before.s:push   %rbp
    do_fault_around.before.s:mov    %rsp,%rbp
    do_fault_around.before.s:push   %r13
    do_fault_around.before.s:push   %r12
    do_fault_around.before.s:push   %rbx
    do_fault_around.before.s:sub    $0x38,%rsp
    do_fault_around.before.s:add    $0x38,%rsp
    do_fault_around.before.s:pop    %rbx
    do_fault_around.before.s:pop    %r12
    do_fault_around.before.s:pop    %r13
    do_fault_around.before.s:pop    %rbp

    do_fault_around.after.s:push   %rbp
    do_fault_around.after.s:mov    %rsp,%rbp
    do_fault_around.after.s:push   %r12
    do_fault_around.after.s:push   %rbx
    do_fault_around.after.s:sub    $0x30,%rsp
    do_fault_around.after.s:add    $0x30,%rsp
    do_fault_around.after.s:pop    %rbx
    do_fault_around.after.s:pop    %r12
    do_fault_around.after.s:pop    %rbp

or here side-by-side:

    Before                    After
    push   %rbp               push   %rbp
    mov    %rsp,%rbp          mov    %rsp,%rbp
    push   %r13
    push   %r12               push   %r12
    push   %rbx               push   %rbx
    sub    $0x38,%rsp         sub    $0x30,%rsp
    add    $0x38,%rsp         add    $0x30,%rsp
    pop    %rbx               pop    %rbx
    pop    %r12               pop    %r12
    pop    %r13
    pop    %rbp               pop    %rbp

There are also fewer branches:

    $ grep ^j do_fault_around.*
    do_fault_around.before.s:jae    ffffffff812079b7
    do_fault_around.before.s:jmp    ffffffff812079c5
    do_fault_around.before.s:jmp    ffffffff81207a14
    do_fault_around.before.s:ja     ffffffff812079f9
    do_fault_around.before.s:jb     ffffffff81207a10
    do_fault_around.before.s:jmp    ffffffff81207a63
    do_fault_around.before.s:jne    ffffffff812079df

    do_fault_around.after.s:jmp    ffffffff812079fd
    do_fault_around.after.s:ja     ffffffff812079e2
    do_fault_around.after.s:jb     ffffffff812079f9
    do_fault_around.after.s:jmp    ffffffff81207a4c
    do_fault_around.after.s:jne    ffffffff812079c8

And here's with allyesconfig on a different machine:

    $ uname -a; gcc --version; ls -l vmlinux.*
    Linux erwin 3.14.7-mn #54 SMP Sun Jun 15 11:25:08 CEST 2014 x86_64 AMD Phenom(tm) II X3 710 Processor AuthenticAMD GNU/Linux
    gcc (GCC) 4.8.3
    Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
    This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
    warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

    -rwx------ 1 mpn eng 437027411 Jun 20 16:04 vmlinux.before
    -rwx------ 1 mpn eng 437026881 Jun 20 15:30 vmlinux.after

530 bytes reduction.

Signed-off-by: Michal Nazarewicz <mina86@mina86.com>
Signed-off-by: Hagen Paul Pfeifer <hagen@jauu.net>
Acked-by: Steven Rostedt <rostedt@goodmis.org>
Cc: Hagen Paul Pfeifer <hagen@jauu.net>
Cc: David Rientjes <rientjes@google.com>
Cc: "Rustad, Mark D" <mark.d.rustad@intel.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
include/linux/kernel.h