GCC 扩展内联汇编简介

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基本内联汇编

基本内联汇编格式比较直观，可以直接这样写：

asm("assembly code");

例如:

asm("movl %ecx, %eax"); /* 把 ecx 内容移动到 eax */ 
__asm__("movb %bh , (%eax)"); /* 把bh中一个字节的内容移动到eax指向的内存 */

扩展内联汇编

前面讨论的基本内联汇编只涉及到嵌入汇编指令，而在扩展形式中，我们还可以指定操作数，并且可以选择输入输出寄存器，以及指明要修改的寄存器列表。对于要访问的寄存器，并不一定要显式指明，也可以留给GCC自己去选择，这可能让GCC更好去优化代码。扩展内联汇编格式如下:

asm 汇编限定符 （汇编模板
	："限定符1"（输出操作数1）,"限定符2"（输出操作数2）.......	//可选的
	："限定符1"（输入操作数1）,"限定符2"（输入操作数2）.......	//可选的
	：已改写寄存器列表	 					//可选的
);

其中汇编模板为汇编指令部分。括号内的操作数都是C语言表达式中常量字符串。不同部分之间使用冒号分隔。相同部分语句中的每个小部分用逗号分隔。最多可以指定10个操作数，不过可能有的计算机平台有额外的文档说明可以使用超过10个操作数。

• 第一个关键字asm，有时为了避免命名冲突，gcc也支持写作__asm__
• 汇编限定符，例如限定符可以是__volatile__

汇编模板

#include <stdio.h>

void foo(void)
{
	int foo = 0; bar = 10;

	__asm__ __volatile__ (
		"movl %1, %%eax;\n"
		"movl %%eax, %0;\n"
		:"=r"(foo)
		:"r"(bar)
		:"%eax");

        printf("foo = bar; foo = %d\n", foo);
}

截取自上面冒号之前的两句就是汇编模板，他们可以一行写一句，甚至加上换行符\n,\r。非常类似printf的第一个参数，格式化字符串部分。

"movl %1, %%eax;\n"
"movl %%eax, %0;\n"

操作数

"constraint" (C expression) //"=r"(result)

接下来两个冒号之后的分别是输出/入操作数和它的约束属性。

"约束属性"（操作数）
"=r"(foo)

多个操作数的描述可以以,逗号隔开

"约束属性1"（操作数1），"约束属性2"（操作数2），"约束属性3"（操作数3）............

这些操作数最终会被汇编模板里面的%0, %1, %2, %3依次引用，例如上列中，汇编模板最终变为：

movl bar, %eax;
movl %eax, foo;

是不是和printf的参数列表特像？

输出操作数

• 当内联汇编被执行完后，作为输出操作数的变量foo，值发生了改变。在__asm__内联汇编内部对操作数foo的修改，反应在了外部的C语言中。

movl bar, %eax;	@ bar(10)赋值给eax
movl %eax, foo; @ eax(10)赋值给foo

经过上面两句，foo的值由原来的0变为了10。输出操作数必须是左值，因为它最终要被内部的内联汇编赋值的。

输入操作数

• 同理，输入操作数就是由外部的C表达式或者变量对内部内联汇编进行一个数值的传入。

movl bar, %eax;	@ bar(10)赋值给eax
movl %eax, foo; @ eax(10)赋值给foo

bar作为输入操作数，将值10带入了内联汇编内部。

已改写寄存器

• 这个寄存器的内容在内联汇编中已经被修改。所以gcc不会用这个寄存器来存储其它值。例如上列里面的eax寄存器。

一些指令会修改一些寄存器的值。我们必须在受影响列表中列出那些寄存器，即内联汇编第三个:后的区域。这用于指示gcc我们将使用并修改它们。所以gcc将不会假设它加载到这些寄存器中的值是合法的。我们不应该列出输入和输出寄存器，因为gcc知道内联汇编使用它们（因为它们被明确指定为限制符(constraints)）。如果指令使用了任何其他寄存器，显式或隐式的（并且这些寄存器没有出现在输入和输出列表上），那么那些寄存器必须在受影响列表中指定。

约束(constraints)

你可能已经感到我们之前经常提到的constraint是个很重要的内容了。不过之前我们并没有过多的讨论。constraint中可以指明一个操作数是否在寄存器中，在哪个寄存器中；可以指明操作数是否是内存引用，如何寻址；可以说明操作数是否是立即数常量，和其可能是的值（或值范围）。

常用constraints

虽然constraints有很多，但常用的并不多。下面我们就来看看这些常用的constraints。

a. 寄存器操作数限制符（"r"）

如果操作数指定了这个constraints，操作数将被存储在通用寄存器中。看下面的例子:

__asm__( "movl %%eax, %0" : "=r" (myval));

上面变量myval会被被保存在一个由GCC自己选择的寄存器中，eax中的值被拷贝到这个寄存器中去，并且在内存中的myval的值也会按这个寄存器值被更新。当constraints ”r” 被指定时，GCC可能会在任何一个可用的通用寄存器中保存这个值。当然，你也可以指定具体使用那个寄存器，用下表所列出的constraints:

b. 内存操作数限制符（"m"）

当操作数是在内存中时，任何在它上的操作将直接在内存位置进行，而寄存器限制符，则优先存于寄存器而后修改再写回内存。但寄存器限制符通常只在指令必需或者明显提升性能时使用。当C变量需在asm中修改且无需寄存器保持其值时，内存限制符可最大化性能。如，将idtr的值存储于loc的内存位置中：

__asm__("sidt %0\n" : :"m"(loc));

c. 匹配（数字）限制符

有时，一个单独变量既是输入也是输出操作符，这时可使用匹配限制符。

asm ("incl %0" :"=a"(var):"0"(var));

我们在操作数一节看到了类似的例子，在这个例子中寄存器%eax既是输入也是输出变量。var输入读入%eax并更新到%eax最后在自增后存入var。这里的"0"指定了和输出变量一样的第0个限制符。也就是说，它指定了var的输出过程应该只存于%eax中。这类限制符可用于：

• 输入输出是统一变量，或变量被修改并被写会同一变量时。
• 将输入和输出操作符分开是不必要的时候。

使用匹配限制符最重要的效果是使可用寄存器的使用更有效。

一些其他的限制符有：

• m: 接受内存操作数，机器支持任意的地址。
• o: 接受内存操作数，只接受偏移地址（offsettable）。即对某个合法地址添加一个微小的偏移量。
• V: 非偏移内存操作数。换句话说，任何符合"m"但不符合"o"限制符的地址。
• i: 立即整型操作数，允许在编译期(assembly-time)可知常量符号。
• n: 立即整型操作数，允许已知数字值。许多系统不支持小于16-bit的（word wide)编译期(assembly-time)常量作为操作数。这些操作数应该使用n而不是i。
• g: 任何寄存器，内存或立即整型操作数都可用，要求寄存器不是常规寄存器(general registers)。
• cc:如果我们的指令可以修改条件码寄存器（the condition code register），我们必须增加cc到受影响寄存器列表。
• memory:如果我们的指令用一个不可预期的方法(fashion)修改了内存，添加memory到受影响寄存器。这会使gcc在汇编指令期间不在寄存器内保持内存值的缓存。我们也必须添加__volatile__关键字，如果内存影响（memory affected）未列在asm的输入和输出中。

对于ARM处理器核，GCC v4提供了如下一系列的限定性字符串：

限制符之前可以添加单个的限定性修饰符。如果不添加修饰符，则表明该操作数是只读的。可以使用的修饰符如下所示：

GCC 扩展内联汇编简介

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原文地址：https://www.cnblogs.com/thammer/p/12591383.html