GCC内联汇编

GCC内联汇编

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1. 基本内联语法：

GCC用关键字asm表示一段用汇编语言写的源代码。形式如下：
asm ("assemble language");
说明：

1. 汇编指令必须用双引号扩起来
2. 如果有多条汇编指令，必须用换行符隔开\n，每条语句之前最好加上\t，为了区别汇编语言中的标号label。

编译器实际上把asm括号中双引号引起来的语句逐字的插入到编译后产生的汇编文件中.s，并进行了相应的替换操作。
可以这样：

asm ("movl $1,%eax\n\tmovl $0,%ebx\n\tint $0x80");

看起来麻烦，可以分行，分开成多个双引号：

asm ("movl $1,%eax\n\t"
    "movl $0,%ebx\n\t"
    "int $0x80");

可以使用C程序中的全局变量：

#include <stdio.h>

int a = 10;
int b = 20;
int result;

int main(){
    asm("pusha\n\t"
        "movl a, %eax\n\t"
        "movl b, %ebx\n\t"
        "imull %ebx, %eax\n\t"
        "movl %eax, result\n\t"
        "popa");
    printf("the answer is %d\n",result);
    return 0;
}

有时候编译器会对变易产生的汇编代码进行优化，可能导致产生的效果与我们预想的不一样。可以在asm之后使用volatile关键字进行说明，让编译器不进行优化。
Note:如果使用ANSI C标准，asm和volatile都要写成__asm__ __volatile__。

2. 扩展的ASM

基本形式有很多限制：输入输出只能使用C语言中的全局变量，而且不能随意地改变寄存器的值。(前面的例子中开头和结尾使用pusha和popa来保存寄存器)

扩展汇编形式：

asm (
	"assembly code"
	: output locations
	: input operands
	: changed registers);

这种形式有四个部分，用冒号隔开：

• 汇编代码assembly code：内联汇编代码，语法同基本asm格式。变量用占位符表示。
• 输出位置output locations：汇编代码中输出值所在的寄存器和内存单元列表。（执行汇编代码之后）
• 输入操作符input operands：汇编代码中输入值所在的寄存器和内存单元的列表。(执行汇编代码前处理）
• 改变的寄存器changed registers：内联汇编代码中改变的寄存器（用于提醒编译器对这些寄存器进行保护操作）。

操作符

在基本asm格式中，汇编语言中输入输出值可以直接使用C语言中的全局变量，但是在扩展asm格式中，格式不太一样：
"constraint"(variable)
variable是一个C语言变量（全局变量或局部变量都可以），constraint定义了从哪里取这个变量（对于输入变量来说）或往哪里存放（对输出变量）。constraint可能的取值如下表：

constraint	description
a	use the %eax,%ax or %al regiters
b	use the %ebx,%bx or %bl registers
c	use the %ecx,%cx or %cl registers
d	use the %edx,%dx or %dl registers
S	use the %esi or %si registers
D	use the %edi or %di registers
r	use any available general-purpose register
q	use either the %eax,%ebx,%ecx or %edx register
A	use the %eax and the %edx regiters for a 64-bit value
f	use a floating-point register
t	use the first(top) floating-point register
u	use the second floating-point register
m	use the variable’s memory location
o	use an offset memory location
V	use a direct memory location
i	use an immediate integer value
n	use an immediate integer value with a known value
g	use any register or memory location available

除了这些限制，输出值还包含一个限制修饰符，它指明编译器如何处理输出值。

output modifer	description
+	The operand can be both read from and written to
=	The operand can only be written to
%	The operand can be switched with the next operand if necessary
&	The operand can be deleted and reused before the inline functions c

举例：

asm ("assembly code" : "=a"(result) : "d"(data1),"c"(data2));

这个例子中C变量data1放在%edx，data2放在%ecx。输出结果会被放到%eax，然后送到result变量。

#include <stdio.h>
int main(){
    int data1 = 10;
    int data2 = 20;
    int result;
    
    asm ("imull %%edx, %%ecx\n\t"
        "movl %%ecx, %%eax"
        : "=a"(result)
        : "d"(data1), "c"(data2)
        );
    printf("The result is %d\n",result);
    return 0;
}

asm volatile ("cld\n\t"
        "rep movsb"
        :
        :"S"(input),"D"(output),"c"(length));

由于没有指定输出规则，编译器会认为这段汇编是不必要的，因此要加上volatile。

占位符

汇编语言部分assembly language可以使用占位符placeholder用来引用输出输入变量。格式为%0 %1 ...用来表示输出输入列表中的变量。

asm ("imull %1, %2\n\t"
    "movl %2, %0\n\t"
    :"=r"(result)
    :"r"(data1),"r"(data2)
    );

%0代表存放result的寄存器；%1代表存放data1的寄存器；%2代表存放data2的寄存器。

asm ("imull %1,%0"
    : "=r"(data2)
    : "r"(data1),"0"(data2));

"0"表示让编译器使用第一个命名的寄存器。

int dividend = 20 ;
int divisor = 5;
int result ;
asm ("divb %2\n\t"
    "movl %%eax, %0"
    :  "=m"(result)
    : "a"(dividend),"m"(divisor));

内联汇编可以使用标签，用来进行跳转。数字可以作为局部标签。

asm ("cmp %1, %2\n\t"
    "jge 0f\n\t"
    "movl %1, %0\n\t"
    "jmp 1f\n"
    "0:\n\t"
    "movl %2, %0\n"
    "1:"
    :"=r"(result)
    :"r:(a),"r"(b));

0: 1:都是label,jmp 0f中f表示forward，如果向后跳转使用b即backward。