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分类: LINUX

2007-01-01 21:05:51

内联汇编

内联汇编
    GCC 为内联汇编提供特殊结构,它具有以下格式:
    asm ( assembler template
        : output operands               (optional)
        : input operands                (optional)
        : list of clobbered registers   (optional)
        );

    本例中,汇编程序模板由汇编指令组成。输入操作数是充当指令输入操作数使用的 C 表达式。输出操作数是将对其执行汇编指令输出的 C 表达式。

    内联汇编的重要性体现在它能够灵活操作,而且可以使其输出通过 C 变量显示出来。因为它具有这种能力,所以 "asm" 可以用作汇编指令和包含它的 C 程序之间的接口。

    一个非常基本但很重要的区别在于简单内联汇编只包括指令,而扩展内联汇编包括操作数。要说明这一点,考虑以下示例:

内联汇编的基本要素

{
    int a=10, b;
    asm ("movl %1, %%eax;
          movl %%eax, %0;"
          :"=r"(b)  /* output */
          :"r"(a)       /* input */
         :"%eax"); /* clobbered register */
}

    在上例中,我们使用汇编指令使 "b" 的值等于 "a"。请注意以下几点:
    "b" 是输出操作数,由 %0 引用,"a" 是输入操作数,由 %1 引用。
    "r" 是操作数的约束,它指定将变量 "a" 和 "b" 存储在寄存器中。请注意,输出操作数约束应该带有一个约束修饰符 "=",指定它是输出操作数。
    要在 "asm" 内使用寄存器 %eax,%eax 的前面应该再加一个 %,换句话说就是 %%eax,因为 "asm" 使用 %0、%1 等来标识变量。任何带有一个 % 的数都看作是输入/输出操作数,而不认为是寄存器。
第三个冒号后的修饰寄存器 %eax 告诉将在 "asm" 中修改 GCC %eax 的值,这样 GCC 就不使用该寄存器存储任何其它的值。
    movl %1, %%eax 将 "a" 的值移到 %eax 中,movl %%eax, %0 将 %eax 的内容移到 "b" 中。
因为 "b" 被指定成输出操作数,因此当 "asm" 的执行完成后,它将反映出更新的值。换句话说,对 "asm" 内 "b" 所做的更改将在 "asm" 外反映出来。


#include

int main(void)
{
    int a=10, b;
    asm ("movl %1, %%eax; \
          movl %%eax, %0;"
          :"=r"(b)  /* output */
          :"r"(a)       /* input */
         :"%eax"); /* clobbered register */
        
        printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
        return 0;
}

[root@hujunlinux asmINc]# ./two
a=10,b=10


参考资料:
gcc中的内嵌汇编语言

gcc采用的是AT&T的汇编格式,MS采用Intel的格式.

一 基本语法

语法上主要有以下几个不同.

★ 寄存器命名原则
AT&T: %eax                  Intel: eax

★源/目的操作数顺序
AT&T: movl %eax,%ebx         Intel: mov ebx,eax

★常数/立即数的格式
AT&T: movl $_value,%ebx      Intel: mov ebx,_value


把_value的地址放入ebx寄存器

AT&T: movl $0xd00d,%ebx      Intel: mov ebx,0xd00d

★ 操作数长度标识
AT&T: movw %ax,%bx           Intel: mov bx,ax

★寻址方式
AT&T: immed32(basepointer,indexpointer,indexscale)

Intel: [basepointer + indexpointer*indexscale + imm32)

Linux工作于保护模式下,用的是32位线性地址,所以在计算地址时
不用考虑segment:offset的问题.
上式中的地址应为:
imm32 + basepointer + indexpointer*indexscale

下面是一些例子:
★直接寻址
AT&T: _booga ; _booga是一个全局的C变量
注意加上$是表示地址引用,不加是表示值引用.
注:对于局部变量,可以通过堆栈指针引用.

Intel: [_booga]

★寄存器间接寻址
AT&T: (%eax)
Intel: [eax]

★变址寻址
AT&T: _variable(%eax)
Intel: [eax + _variable]

AT&T: _array(,%eax,4)
Intel: [eax*4 + _array]
AT&T: _array(%ebx,%eax,8)
Intel: [ebx + eax*8 + _array]


二 基本的行内汇编

基本的行内汇编很简单,一般是按照下面的格式
asm("statements");
例如:asm("nop"); asm("cli");
asm 和 __asm__是完全一样的.

如果有多行汇编,则每一行都要加上 "nt"
例如:
asm( "pushl %eaxnt"
"movl $0,%eaxnt"
"popl %eax");
实际上gcc在处理汇编时,是要把asm(...)的内容"打印"到汇编
文件中,所以格式控制字符是必要的.

再例如:
asm("movl %eax,%ebx");
asm("xorl %ebx,%edx");
asm("movl $0,_booga);

在上面的例子中,由于我们在行内汇编中改变了edx和ebx的值,但是
由于gcc的特殊的处理方法,即先形成汇编文件,再交给GAS去汇编,
所以GAS并不知道我们已经改变了edx和ebx的值,如果程序的上下文
需要edx或ebx作暂存,这样就会引起严重的后果.对于变量_booga也
存在一样的问题.为了解决这个问题,就要用到扩展的行内汇编语法.


三 扩展的行内汇编

扩展的行内汇编类似于Watcom.

基本的格式是:
asm ( "statements" : output_regs : input_regs : clobbered_regs);

clobbered_regs指的是被改变的寄存器.
下面是一个例子(为方便起见,我使用全局变量):
int count=1;
int value=1;
int buf[10];
void main()
{
asm(
"cld nt"
"rep nt"
"stosl"
:
: "c" (count), "a" (value) , "D" (buf[0])
: "%ecx","%edi" );
}
得到的主要汇编代码为:
movl count,%ecx
movl value,%eax
movl buf,%edi
#APP
cld
rep
stosl
#NO_APP
cld,rep,stos就不用多解释了.
这几条语句的功能是向buf中写上count个value值.
冒号后的语句指明输入,输出和被改变的寄存器.
通过冒号以后的语句,编译器就知道你的指令需要和改变哪些寄存器,
从而可以优化寄存器的分配.

其中符号"c"(count)指示要把count的值放入ecx寄存器
类似的还有:
a eax
b ebx
c ecx
d edx
S esi
D edi
I 常数值,(0 - 31)
q,r 动态分配的寄存器
g eax,ebx,ecx,edx或内存变量
A 把eax和edx合成一个64位的寄存器(use long longs)



我们也可以让gcc自己选择合适的寄存器.
如下面的例子:
asm("leal (%1,%1,4),%0"
: "=r" (x)
: "0" (x) );
这段代码实现5*x的快速乘法.
得到的主要汇编代码为:
movl x,%eax
#APP
leal (%eax,%eax,4),%eax
#NO_APP
movl %eax,x
几点说明:


1.使用q指示编译器从eax,ebx,ecx,edx分配寄存器.
使用r指示编译器从eax,ebx,ecx,edx,esi,edi分配寄存器.
2.我们不必把编译器分配的寄存器放入改变的寄存器列表,因为寄存器
已经记住了它们.
3."="是标示输出寄存器,必须这样用.


4.数字%n的用法:
数字表示的寄存器是按照出现和从左到右的顺序映射到用"r"或"q"请求
的寄存器.如果我们要重用"r"或"q"请求的寄存器的话,就可以使用它们.
5.如果强制使用固定的寄存器的话,如不用%1,而用ebx,则
asm("leal (%%ebx,%%ebx,4),%0"
: "=r" (x)
: "0" (x) );
注意要使用两个%,因为一个%的语法已经被%n用掉了



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