如何向riscv-gcc中增加编译器内置宏

riscv-gcc工具,有内置的一些宏参数。我们可以根据这些内置的宏参数,判断编译器的行为。

一、查看gcc内置宏参数

这里以芯来科技发布的riscv-nuclei-elf-gcc工具链为例。

使用以下命令,可以得到该工具的内置宏参数:

riscv-nuclei-elf-gcc -E -dM a.h | grep riscv

可以得到如下的一些宏参数

#define __riscv 1
#define __riscv_atomic 1
#define __riscv_cmodel_medlow 1
#define __riscv_fdiv 1
#define __riscv_float_abi_double 1
#define __riscv_flen 64
#define __riscv_compressed 1
#define __riscv_mul 1
#define __riscv_muldiv 1
#define __riscv_xlen 32
#define __riscv_fsqrt 1
#define __riscv_div 1

从内置宏参数,可以看出编译器,默认支持RV64IMAFDC指令集架构。

如果使用以下命令:

riscv-nuclei-elf-gcc -march=rv32gc -mabi=ilp32 -E -dM a.h | grep riscv

得到如下结果:

#define __riscv 1
#define __riscv_atomic 1
#define __riscv_cmodel_medlow 1
#define __riscv_float_abi_soft 1
#define __riscv_fdiv 1
#define __riscv_flen 64
#define __riscv_compressed 1
#define __riscv_mul 1
#define __riscv_muldiv 1
#define __riscv_xlen 32
#define __riscv_fsqrt 1
#define __riscv_div 1

从内置宏参数,可以看出编译器,支持RV32IMAFDC指令集架构。

二、增加内置宏参数

对于riscv,支持p扩展,该扩展,是针对于dsp应用。

如果我们想,当gcc的-march选项中,有指定p扩展指令集,那么编译器就内置__riscv_dsp宏。如果没有指定p扩展指令集,就不内置该__riscv_dsp宏。

这样的话,编写的dsp程序,就可以使用该宏判断,是否支持p扩展指令。

下面简述一下,如何实现该功能,也就是如何根据所传参指令集架构参数,增加内置宏参数。

这里,主要是参考riscv-gcc的如下commit:

https://github.com/riscv/riscv-gcc/commit/06ab742f982d23488ec2d8c0266cb720fe775f7c

该commit,是往riscv-gcc中增加RV32E的支持。

三、修改riscv.opt

首先是修改 gcc/config/riscv/riscv.opt文件,在其中,增加DSP宏。

gcc的脚本工具,会处理该文件,通过Mask展开,定义新的宏参数。

  • MASK_DSP

  • TARGET_DSP

在编译目录下的 gcc/options.h 文件中,有该宏参数定义。

TARGET和MASK宏的定义

#define MASK_DIV (1U << 0)
#define MASK_EXPLICIT_RELOCS (1U << 1)
#define MASK_FDIV (1U << 2)
#define MASK_SAVE_RESTORE (1U << 3)
#define MASK_STRICT_ALIGN (1U << 4)
#define MASK_64BIT (1U << 5)
#define MASK_ATOMIC (1U << 6)
#define MASK_DOUBLE_FLOAT (1U << 7)
#define MASK_DSP (1U << 8)
#define MASK_HARD_FLOAT (1U << 9)
#define MASK_MUL (1U << 10)
#define MASK_RVC (1U << 11)
#define MASK_RVE (1U << 12)
 
#define TARGET_DIV ((target_flags & MASK_DIV) != 0)
#define TARGET_DIV_P(target_flags) (((target_flags) & MASK_DIV) != 0)
#define TARGET_EXPLICIT_RELOCS ((target_flags & MASK_EXPLICIT_RELOCS) != 0)
#define TARGET_EXPLICIT_RELOCS_P(target_flags) (((target_flags) & MASK_EXPLICIT_RELOCS) != 0)
#define TARGET_FDIV ((target_flags & MASK_FDIV) != 0)
#define TARGET_FDIV_P(target_flags) (((target_flags) & MASK_FDIV) != 0)
#define TARGET_SAVE_RESTORE ((target_flags & MASK_SAVE_RESTORE) != 0)
#define TARGET_SAVE_RESTORE_P(target_flags) (((target_flags) & MASK_SAVE_RESTORE) != 0)
#define TARGET_STRICT_ALIGN ((target_flags & MASK_STRICT_ALIGN) != 0)
#define TARGET_STRICT_ALIGN_P(target_flags) (((target_flags) & MASK_STRICT_ALIGN) != 0)
#define TARGET_64BIT ((target_flags & MASK_64BIT) != 0)
#define TARGET_ATOMIC ((target_flags & MASK_ATOMIC) != 0)
#define TARGET_DOUBLE_FLOAT ((target_flags & MASK_DOUBLE_FLOAT) != 0)
#define TARGET_DSP ((target_flags & MASK_DSP) != 0)
#define TARGET_HARD_FLOAT ((target_flags & MASK_HARD_FLOAT) != 0)
#define TARGET_MUL ((target_flags & MASK_MUL) != 0)
#define TARGET_RVC ((target_flags & MASK_RVC) != 0)
#define TARGET_RVE ((target_flags & MASK_RVE) != 0)

这里的options.h文件,是gcc的内置脚本生成的,目前我还没有研究清楚该脚本是如何工作生成的。

四、修改riscv-common.c

得到上述的宏之后,需要修改gcc/common/config/riscv/riscv-common.c文件。

在riscv_parse_arch_string函数中,就会分析传入的–march参数,然后设置flags,给flags加上对应的TARGET支持。

模仿c扩展的支持,增加p扩展的支持。

static void
riscv_parse_arch_string (const char *isa, int *flags, location_t loc)
{
 riscv_subset_list *subset_list;
 subset_list = riscv_subset_list::parse (isa, loc);
 if (!subset_list)
   return;
 
 if (subset_list->xlen () == 32)
   *flags &= ~MASK_64BIT;
 else if (subset_list->xlen () == 64)
   *flags |= MASK_64BIT;
 
 *flags &= ~MASK_RVE;
 if (subset_list->lookup ("e"))
   *flags |= MASK_RVE;
 
 *flags &= ~MASK_MUL;
 if (subset_list->lookup ("m"))
   *flags |= MASK_MUL;
 
 *flags &= ~MASK_ATOMIC;
 if (subset_list->lookup ("a"))
   *flags |= MASK_ATOMIC;
 
 *flags &= ~(MASK_HARD_FLOAT | MASK_DOUBLE_FLOAT);
 if (subset_list->lookup ("f"))
   *flags |= MASK_HARD_FLOAT;
 
 if (subset_list->lookup ("d"))
   *flags |= MASK_DOUBLE_FLOAT;
 
 *flags &= ~MASK_RVC;
 if (subset_list->lookup ("c"))
   *flags |= MASK_RVC;
 
 *flags &= ~MASK_DSP;
 if (subset_list->lookup ("p"))
   *flags |= MASK_DSP;
 
 if (current_subset_list)
   delete current_subset_list;
 
 current_subset_list = subset_list;
}

通过调用subset_list的lookup函数,查看是否有传入对应的指令集架构。如果有的话,在flags中,将对应的MASK给设置上。

五、修改riscv-c.c

修改 gcc/config/riscv/riscv-c.c 文件。增加内置宏。

该文件中的riscv_cpu_cpp_builtins函数,就是增加内置宏参数的函数。

void
riscv_cpu_cpp_builtins (cpp_reader *pfile)
{
 builtin_define ("__riscv");
 
 if (TARGET_RVC)
   builtin_define ("__riscv_compressed");
 
 if (TARGET_RVE)
   builtin_define ("__riscv_32e");
 
 if (TARGET_ATOMIC)
   builtin_define ("__riscv_atomic");
 
 if (TARGET_MUL)
   builtin_define ("__riscv_mul");
 if (TARGET_DIV)
   builtin_define ("__riscv_div");
 if (TARGET_DIV && TARGET_MUL)
   builtin_define ("__riscv_muldiv");
 
 if (TARGET_DSP)
   builtin_define ("__riscv_dsp");
 
 builtin_define_with_int_value ("__riscv_xlen", UNITS_PER_WORD * 8);
 if (TARGET_HARD_FLOAT)
   builtin_define_with_int_value ("__riscv_flen", UNITS_PER_FP_REG * 8);
 
 if (TARGET_HARD_FLOAT && TARGET_FDIV)
   {
     builtin_define ("__riscv_fdiv");
     builtin_define ("__riscv_fsqrt");
   }
 
 switch (riscv_abi)
   {
   case ABI_ILP32E:
     builtin_define ("__riscv_abi_rve");
     gcc_fallthrough ();
 
   case ABI_ILP32:
   case ABI_LP64:
     builtin_define ("__riscv_float_abi_soft");
     break;
 
   case ABI_ILP32F:
   case ABI_LP64F:
     builtin_define ("__riscv_float_abi_single");
     break;
 
   case ABI_ILP32D:
   case ABI_LP64D:
     builtin_define ("__riscv_float_abi_double");
     break;
   }
 
 switch (riscv_cmodel)
   {
   case CM_MEDLOW:
     builtin_define ("__riscv_cmodel_medlow");
     break;
 
   case CM_MEDANY:
     builtin_define ("__riscv_cmodel_medany");
     break;
 
   case CM_PIC:
     builtin_define ("__riscv_cmodel_pic");
     break;
   }
}

在其中加上我们要加的代码:

if (TARGET_DSP)
   builtin_define ("__riscv_dsp");

因为之前flags,已经设置了MASK_DSP,而TARGET_DSP宏定义如下:

#define TARGET_DSP ((target_flags & MASK_DSP) != 0)

如果该宏的返回值不为0,表示-march有传入p扩展指令集,因此就会调用builtin_define函数,定义__riscv_dsp宏。

如果该宏的返回值为0,表示-march没有传入p扩展指令集,因此就不会调用builtin_define函数,定义__riscv_dsp宏。

六、测试

重新编译riscv-gcc工具链。然后进行测试:

使用如下命令:

riscv-nuclei-elf-gcc -march=rv64gcp -mabi=lp64 -E -dM a.h  | grep riscv

得到:

#define __riscv 1
#define __riscv_atomic 1
#define __riscv_cmodel_medlow 1
#define __riscv_float_abi_soft 1
#define __riscv_fdiv 1
#define __riscv_flen 64
#define __riscv_compressed 1
#define __riscv_mul 1
#define __riscv_muldiv 1
#define __riscv_xlen 64
#define __riscv_fsqrt 1
#define __riscv_div 1
#define __riscv_dsp 1

从结果可以看出,有__riscv_dsp宏

使用如下命令:

riscv-nuclei-elf-gcc -march=rv64gc -mabi=lp64 -E -dM a.h  | grep riscv

得到:

#define __riscv 1
#define __riscv_atomic 1
#define __riscv_cmodel_medlow 1
#define __riscv_float_abi_soft 1
#define __riscv_fdiv 1
#define __riscv_flen 64
#define __riscv_compressed 1
#define __riscv_mul 1
#define __riscv_muldiv 1
#define __riscv_xlen 64
#define __riscv_fsqrt 1
#define __riscv_div 1

从结果可以看出,没有__riscv_dsp宏

七、总结

以上就完成了向riscv-gcc中增加编译器自带宏。

如果单纯加一个宏,和任何参数没有关系,那么直接修改riscv-common.c文件,在riscv_cpu_cpp_builtins函数中,直接调用builtin_define函数,定义内置宏。

如果加的宏,和-march参数有关系,那么可以按照上述的流程,进行修改,增加内置宏。

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