GCC扩展内联汇编

使用GCC扩展内联汇编的例子如下：

  1. #define read_cr0() ({ \
  2. unsigned int __dummy; \
  3. __asm__( \
  4.     "movl %%cr0,%0\n\t" \
  5.     :"=r" (__dummy)); \
  6. __dummy; \
  7. })

它代表什么含义呢？这需要从其基本格式讲起。GCC扩展内联汇编的基本格式是： 

  1. asm [volatile] ( Assembler Template
  2.    : Output Operands
  3.    [ : Input Operands
  4.    [ : Clobbers ] ])

其中，__asm__ 表示汇编代码的开始，其后可以跟 __volatile__（这是可选项），其含义是避免 “asm” 指令被删除、移动或组合，在执行代码时，如果不希望汇编语句被 gcc 优化而改变位置，就需要在 asm 符号后添加 volatile 关键词：asm volatile(…)；或者更详细地说明为：__asm__ __volatile__(…)；然后就是小括弧，括弧中的内容是具体的内联汇编指令代码。 ““ 为汇编指令部分，例如，”movl %%cr0,%0\n\t”。数字前加前缀 “％“，如％1，％2等表示使用寄存器的样板操作数。可以使用的操作数总数取决于具体CPU中通用寄存器的数 量，如Intel可以有8个。指令中有几个操作数，就说明有几个变量需要与寄存器结合，由gcc在编译时根据后面输出部分和输入部分的约束条件进行相应的处理。由于这些样板操作数的前缀使用了”％“，因此，在用到具体的寄存器时就在前面加两个“％”，如%%cr0。输出部分（output operand list），用以规定对输出变量（目标操作数）如何与寄存器结合的约束（constraint）,输出部分可以有多个约束，互相以逗号分开。每个约束以“＝”开头，接着用一个字母来表示操作数的类型，然后是关于变量结合的约束。例如，上例中：

  1. :"=r" (__dummy)

“＝r”表示相应的目标操作数（指令部分的%0）可以使用任何一个通用寄存器，并且变量__dummy 存放在这个寄存器中，但如果是： 

  1. :“＝m”(__dummy)

“＝m”就表示相应的目标操作数是存放在内存单元__dummy中。表示约束条件的字母很多，下表给出几个主要的约束字母及其含义：












字母含义
m, v, o内存单元
R任何通用寄存器
Q寄存器eax, ebx, ecx,edx之一
I, h直接操作数
E, F浮点数
G任意
a, b, c, d寄存器eax/ax/al, ebx/bx/bl, ecx/cx/cl或edx/dx/dl
S, D寄存器esi或edi
I常数（0～31）

输入部分（input operand list）：输入部分与输出部分相似，但没有“＝”。如果输入部分一个操作数所要求使用的寄存器，与前面输出部分某个约束所要求的是同一个寄存器，那就把对应操作数的编号（如“1”，“2”等）放在约束条件中。在后面的例子中，可看到这种情况。修改部分（clobber list,也称 乱码列表）:这部分常常以“memory”为约束条件，以表示操作完成后内存中的内容已有改变，如果原来某个寄存器的内容来自内存，那么现在内存中这个单元的内容已经改变。乱码列表通知编译器，有些寄存器或内存因内联汇编块造成乱码，可隐式地破坏了条件寄存器的某些位（字段）。 注意，指令部分为必选项，而输入部分、输出部分及修改部分为可选项，当输入部分存在，而输出部分不存在时，冒号“：”要保留，当“memory”存在时，三个冒号都要保留，例如

  1. #define __cli() __asm__ __volatile__("cli": : :"memory")

下面是一个例子：

  1. int count=1;
  2. int value=1;
  3. int buf[10];
  4. void main()
  5. {
  6.     asm(
  7.         "cld \n\t"
  8.         "rep \n\t"
  9.         "stosl"
  10.     :
  11.     : "c" (count), "a" (value) , "D" (buf)
  12.     );
  13. }

得到的主要汇编代码为：

  1. movl count,%ecx
  2. movl value,%eax
  3. movl buf,%edi
  4. #APP
  5. cld
  6. rep
  7. stosl
  8. #NO_APP

cld,rep,stos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：

  1. a eax
  2. b ebx
  3. c ecx
  4. d edx
  5. S esi
  6. D edi
  7. I 常数值，(0 - 31)
  8. q,r 动态分配的寄存器
  9. g eax,ebx,ecx,edx或内存变量
  10. A 把eax和edx合成一个64位的寄存器(use long longs)

也可以让gcc自己选择合适的寄存器。如下面的例子：

  1. asm("leal (%1,%1,4),%0"
  2.     : "=r" (x)
  3.     : "0" (x)
  4. );

这段代码到的主要汇编代码为：

  1. movl x,%eax
  2. #APP
  3. leal (%eax,%eax,4),%eax
  4. #NO_APP
  5. 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] 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：
  1. asm("leal (%%ebx,%%ebx,4),%0"
  2.     : "=r" (x)
  3.     : "0" (x) 
  4. );

注意要使用两个%,因为一个%的语法已经被%n用掉了。

参考：