]> git.baikalelectronics.ru Git - kernel.git/commitdiff
x86/asm/bitops: Use __builtin_ffs() to evaluate constant expressions
authorVincent Mailhol <mailhol.vincent@wanadoo.fr>
Wed, 7 Sep 2022 09:09:34 +0000 (18:09 +0900)
committerBorislav Petkov <bp@suse.de>
Tue, 20 Sep 2022 13:31:17 +0000 (15:31 +0200)
For x86_64, the current ffs() implementation does not produce optimized
code when called with a constant expression. On the contrary, the
__builtin_ffs() functions of both GCC and clang are able to fold the
expression into a single instruction.

** Example **

Consider two dummy functions foo() and bar() as below:

  #include <linux/bitops.h>
  #define CONST 0x01000000

  unsigned int foo(void)
  {
   return ffs(CONST);
  }

  unsigned int bar(void)
  {
   return __builtin_ffs(CONST);
  }

GCC would produce below assembly code:

  0000000000000000 <foo>:
     0: ba 00 00 00 01        mov    $0x1000000,%edx
     5: b8 ff ff ff ff        mov    $0xffffffff,%eax
     a: 0f bc c2              bsf    %edx,%eax
     d: 83 c0 01              add    $0x1,%eax
    10: c3                    ret
  <Instructions after ret and before next function were redacted>

  0000000000000020 <bar>:
    20: b8 19 00 00 00        mov    $0x19,%eax
    25: c3                    ret

And clang would produce:

  0000000000000000 <foo>:
     0: b8 ff ff ff ff        mov    $0xffffffff,%eax
     5: 0f bc 05 00 00 00 00  bsf    0x0(%rip),%eax        # c <foo+0xc>
     c: 83 c0 01              add    $0x1,%eax
     f: c3                    ret

  0000000000000010 <bar>:
    10: b8 19 00 00 00        mov    $0x19,%eax
    15: c3                    ret

Both examples clearly demonstrate the benefit of using __builtin_ffs()
instead of the kernel's asm implementation for constant expressions.

However, for non constant expressions, the kernel's ffs() asm version
remains better for x86_64 because, contrary to GCC, it doesn't emit the
CMOV assembly instruction, c.f. [1] (noticeably, clang is able optimize
out the CMOV call).

Use __builtin_constant_p() to select between the kernel's ffs() and
the __builtin_ffs() depending on whether the argument is constant or
not.

As a side benefit, replacing the ffs() function declaration by a macro
also removes below -Wshadow warning:

  ./arch/x86/include/asm/bitops.h:283:28: warning: declaration of 'ffs' shadows a built-in function [-Wshadow]
    283 | static __always_inline int ffs(int x)

** Statistics **

On a allyesconfig, before...:

  $ objdump -d vmlinux.o | grep bsf | wc -l
  1081

...and after:

  $ objdump -d vmlinux.o | grep bsf | wc -l
  792

So, roughly 26.7% of the calls to ffs() were using constant
expressions and could be optimized out.

(tests done on linux v5.18-rc5 x86_64 using GCC 11.2.1)

[1] commit ca3d30cc02f7 ("x86_64, asm: Optimise fls(), ffs() and fls64()")

  [ bp: Massage commit message. ]

Signed-off-by: Vincent Mailhol <mailhol.vincent@wanadoo.fr>
Signed-off-by: Borislav Petkov <bp@suse.de>
Reviewed-by: Nick Desaulniers <ndesaulniers@google.com>
Reviewed-by: Yury Norov <yury.norov@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20220511160319.1045812-1-mailhol.vincent@wanadoo.fr
arch/x86/include/asm/bitops.h

index 0fe9de58af313153b962af9bfde0d77cae44d26e..879238e5a6a03640745159423bbca6105993c974 100644 (file)
@@ -292,18 +292,7 @@ static __always_inline unsigned long __fls(unsigned long word)
 #undef ADDR
 
 #ifdef __KERNEL__
-/**
- * ffs - find first set bit in word
- * @x: the word to search
- *
- * This is defined the same way as the libc and compiler builtin ffs
- * routines, therefore differs in spirit from the other bitops.
- *
- * ffs(value) returns 0 if value is 0 or the position of the first
- * set bit if value is nonzero. The first (least significant) bit
- * is at position 1.
- */
-static __always_inline int ffs(int x)
+static __always_inline int variable_ffs(int x)
 {
        int r;
 
@@ -333,6 +322,19 @@ static __always_inline int ffs(int x)
        return r + 1;
 }
 
+/**
+ * ffs - find first set bit in word
+ * @x: the word to search
+ *
+ * This is defined the same way as the libc and compiler builtin ffs
+ * routines, therefore differs in spirit from the other bitops.
+ *
+ * ffs(value) returns 0 if value is 0 or the position of the first
+ * set bit if value is nonzero. The first (least significant) bit
+ * is at position 1.
+ */
+#define ffs(x) (__builtin_constant_p(x) ? __builtin_ffs(x) : variable_ffs(x))
+
 /**
  * fls - find last set bit in word
  * @x: the word to search