跳到主要內容

C表達式中的彙編指令

C 表達式中的彙編指令


asm 為 gcc 中的關鍵字,asm 表達式為在 C代碼中嵌套彙編指令,該表達式只是單純的替換出彙編代碼,並不對彙編代碼的含義進行解析。


asm 表達式有兩種形式,第二種 asm-qualifiers 包含了 goto 語句。
第一種形式為常見的用法,AssemblerTemplate 和 OutputOperands 必須存在, 其中 Clobbers 存在需要 InputOperands 也出現。


asm asm-qualifiers ( AssemblerTemplate 
: OutputOperands
[ : InputOperands
[ : Clobbers ] ])

asm asm-qualifiers ( AssemblerTemplate
:
: InputOperands
: Clobbers
: GotoLabels)

Qualifiers 的類型



  • volatile, 避免編譯器的優化

  • inline, 內斂限定符,最小的體積

  • goto, 包含跳轉指令


參數



  • AssemblerTemplate
    - 彙編指令模板是包含彙編器指令的文字字符串,編輯器替換引用輸入,編譯器不會解析該指令的含義。

  • OutputOperands
    - 由 AssemblerTemplate 中的指令修改的C變量的逗號分隔列表,允許使用空列表。

  • InputOperands
    - 由 AssemblerTemplate 中的指令讀取的C變量的逗號分隔列表,允許使用空列表。

  • Clobbers
    - 用逗號分隔的寄存器列表或由 AssemblerTemplate 修改的值,不能出現在 OutputOperands 和 InputOperands 中被提及,允許使用空列表。

  • GotoLabels
    - 當使用asm的goto形式時,此部分包含 AssemblerTemplate 中的代碼可能跳轉到的所有C標籤的列表。


AssemblerTemplate


彙編指令由一個字符串給出,多條彙編指令結合在一起使用的時候,中間以 \r\t 隔開,如


asm("inc %0\n\tinc %0" : "=r"(res) : "0"(res));

/APP
# 11 "asm.c" 1
inc %rax
inc %rax
# 0 "" 2
/NO_APPs

需要轉義的字符:%, =, {, }, |


故在ATT彙編中,對寄存器進行操作的需要雙 %%, 如 inc %%rax.


OutputOperands


操作數之間用逗號分隔。 每個操作數具有以下格式:


[ [asmSymbolicName] ] constraint (cvariablename)


  • asmSymbolicName
    - 為操作數指定名稱,格式為 %[name]
    c // res = num asm("movq %[num], %[res]" : [res] "=r"(res) : [num] "m"(num));
    - 如果未指定名稱使用数字, 從 output 域開始,第一個參數為 %0, 一次類推, 這裏的 res 為 %0, num 為 %1
    c // res = num asm("movq %1, %0" : "=r"(res) : "m"(num));

  • constraint
    - 一個字符串常量,用於指定對操作數的存儲的 , 需要以 "=" 或 "+" 開頭

  • cvariablename
    - 指定一個C左值表達式來保存輸出,通常是一個變量名。 括號是語法的必需部分


第一個參數為增加可讀性使用的,現在我們有代碼如下


int64_t res;
int64_t num = 1;

asm("movq %[num], %[res]" : [res] "=r"(res) : [num] "m"(num));
asm("movq %1, %0" : "=r"(res) : "m"(num));
asm("movq %1, %0" : "=m"(res) : "m"(num));
asm("movq %1, %0" : "=r"(res) : "r"(num));

// 對應的彙編代碼, 只保留asm表達式中的代碼
# 13 "asm.c" 1
movq -16(%rbp), %rax // asm-1
# 0 "" 2
/NO_APP

/APP
# 15 "asm.c" 1
movq -16(%rbp), %rax // asm-2
# 0 "" 2
/NO_APP

/APP
# 17 "asm.c" 1
movq -16(%rbp), -8(%rbp) // asm-3
# 0 "" 2
/NO_APP

/APP
# 19 "asm.c" 1
movq %rax, %rax // asm-4
# 0 "" 2
/NO_APP


  1. 使用名稱替換和数字替換效果一樣,見 asm-1 和 asm-2

  2. 約束的用法,這裏使用比較簡單通用的的兩種情況,r 為通過寄存器尋址操作,m 通過內存尋址操作,所以看到當約束了 r 就對應寄存器的操作。

  3. 結果保存在 res 也就是 cvariablename 中


InputOperands


輸入操作數使C變量和表達式中的值可用於彙編代碼。


[ [asmSymbolicName] ] constraint (cexpression)


  • asmSymbolicName 和輸出列表的用法完全一致

  • constraint 約束不能使用 =+. 可以使用 "0", 這表明在輸出約束列表中(從零開始)的條目,指定的輸入必須與輸出約束位於同一位置。


int64_t res = 3;
int64_t num = 1;
asm("addq %1, %0" : "=g"(res) : "0"(num));

// 輸入輸出位置相同
movq $3, -8(%rbp)
movq $1, -16(%rbp)
movq -16(%rbp), %rax
/APP
# 32 "asm.c" 1
addq %rax, %rax
# 0 "" 2
/NO_APP


  • cexpression 可以不為左值,作為彙編表達式的輸入值即可


Clobbers


破壞列表,主要用於指示編譯器生成的彙編指令。


從asm表達式中看到輸出操作數中列出條目的更改編譯器是可以確定的,但內聯彙編代碼可能不僅對輸出進行了修改。 例如,計算可能需要其他寄存器,或者處理器可能會由於特定彙編程序指令而破壞寄存器的值。 為了將這些更改通知編譯器,在Clobber列表中列出這些會產生副作用的條目。 破壞列表條目可以是寄存器名稱,也可以是特殊的破壞列表項(在下面列出)。 每個內容列表條目都是一個字符串常量,用雙引號引起來並用逗號分隔。



  • 寄存器

      ```c
    asm volatile("movc3 %0, %1, %2"
    : /* No outputs. */
    : "r"(from), "r"(to), "g"(count)
    : "%rbx", "%rcx", "%rdx", "memory");

    /APP
    # 25 "asm.c" 1
    movc3 %rax, %r8, -72(%rbp)
    # 0 "" 2
    /NO_APP
    ```

    可以看到使用到了 rax 寄存器,然後修改程序在 Clobbers 增加 %rax, 結果如下

    ```c
    asm volatile("movc3 %0, %1, %2"
    : /* No outputs. */
    : "r"(from), "r"(to), "g"(count)
    : "%rax", "%rbx", "%rcx", "%rdx", "memory");

    /APP
    # 25 "asm.c" 1
    movc3 %r8, %r9, -72(%rbp)
    # 0 "" 2
    /NO_APP
    ```
    編譯器在產生的彙編代碼中就未使用 %rax 寄存器了。

  • 特殊破壞列表項
    - "cc", 表示彙編代碼修改了標誌寄存器
    - "memory", 為了確保內存中包含正確的值,編譯器可能需要在執行asm之前將特定的寄存器值刷新到內存中



編譯器為了破壞列表項的值受到破壞,當這些條目是寄存器時,不對其進行使用;為特殊參數時,重新刷新得到最新的值。


約束



  • 一些基礎的約束























































約束名 說明
whitespace 空白字符被忽略
m 允許使用內存操作數,以及機器通常支持的任何類型的地址
o 允許使用內存操作數,但前提是地址是可偏移的
V 允許使用內存操作數,不可偏移的內存地址,與 "o'互斥
r 允許在通用寄存器中使用的寄存器操作數,其中可以指定寄存器,如 a(%rax), b(%rbx)
i 允許使用立即整數操作數
n 允許使用具有已知數值的立即整數操作數, 'I', 'J', 'K', … 'P' 更應該使用 n
F 允許使用浮點立即數
g 允許使用任何寄存器,內存或立即數整數操作數,但非通用寄存器除外
X 允許任何操作數, '0', '1', '2', … '9'
p 允許使用有效內存地址的操作數


  • 標識符約束



























標識符 說明
= 表示此操作數是由該指令寫入的:先前的值將被丟棄並由新數據替換
+ 表示該操作數由指令讀取和寫入
& 表示(在特定替代方法中)此操作數是早期指令操作數,它是在使用輸入操作數完成指令之前寫入的,故輸入操作數部分不能分配與輸出操作數相同的寄存器
% 表示該操作數與後續操作數的可交換指令

內核示例



  1. x86 的內存屏障指令。


// 避免編譯器的優化,聲明此處內存可能發生破壞
#define barrier() asm volatile("" ::: "memory")
// 在32位的CPU下,lock 指令為鎖總線,加上一條內存操作指令就達到了內存屏障的作用,64位的cpu已經有新增的 *fence 指令可以使用
// mb() 執行一個內存屏障作用的指令,為指定CPU操作;破壞列表聲明 cc memory 指示避免編譯器進行優化
#ifdef CONFIG_X86_32
#define mb() asm volatile(ALTERNATIVE("lock; addl $0,-4(%%esp)", "mfence", \
X86_FEATURE_XMM2) ::: "memory", "cc")
#define rmb() asm volatile(ALTERNATIVE("lock; addl $0,-4(%%esp)", "lfence", \
X86_FEATURE_XMM2) ::: "memory", "cc")
#define wmb() asm volatile(ALTERNATIVE("lock; addl $0,-4(%%esp)", "sfence", \
X86_FEATURE_XMM2) ::: "memory", "cc")
#else
#define mb() asm volatile("mfence":::"memory")
#define rmb() asm volatile("lfence":::"memory")
#define wmb() asm volatile("sfence" ::: "memory")

留言

這個網誌中的熱門文章

掃地機器人可以隨身帶上飛機嗎?我想要拿去送給國外的朋友

掃地機器人如果要隨身戴上飛機需要滿足兩個條件: 一個是掃地機器人連同你的隨身行李,整體的體積和重量要符合上機條件,這個具體每家航空公司都不同,可以諮詢,簡單的說就是隨身行李不要超寬超重。 還有一個就是由於掃地機器人內置了鋰電池,所以內置電池的容量要符合相關規定,每個掃地機器人電池容量都不同,具體自行查詢。 根據民航的相關安全要求,凡帶有鋰電池的電子設備均不可以托運,但符合重量要求,尺寸要求以及電量要求的鋰電池及其設備是可以帶上飛機的。 《鋰電池航空運輸規範》中內含鋰離子電池的設備電池額定能量不應超過100Wh的規定,符合國標GB31241-2014,並通過UN38.3航空運輸認證等國際安全標準,所以可以帶上飛機。但是不能托運,只能隨身攜帶。 掃地機器人     掃地機器人     掃地機器人吸塵器 http://www.greenh3y.com/?p=400 Orignal From: 掃地機器人可以隨身帶上飛機嗎?我想要拿去送給國外的朋友

不滿國際規範斷財路 非洲多國擬退野生動保公約

摘錄自2019年09月01日中央通訊社非洲報導 非洲南部多國揚言退出「瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約」,因為公約多數成員拒絕放寬象牙與犀牛角交易,並且幾乎全面禁止將野生捕獲的大象送到動物園。 這個公約嚴格規範全球野生動物交易,包括限制象牙與犀牛角交易。 本週在日內瓦召開修訂「瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約」(CITES)的會議期間,由於區域集團非南開發共同體(SADC)的多項提案遭否決,這個集團與公約的關係惡化。 全球大象數量最多的區域波札那、納米比亞與辛巴威要求販售取自自然死亡、充公與汰除的大象象牙,這項提議被居多數的101票否決。 40多年前制訂的CITES規範約3萬6000種動植物交易,並設計有助於遏止非法交易和制裁違規國家的機制。 不過有16個成員國的非南開發共同體部分會員批評CITES對非洲國家的問題視若無睹。 坦尚尼亞環境部長西蒙巴徹恩(George Simbachawene)於日內瓦召開的會議中表示:「結果無法採取進步、公平、包容與基於科學的的保育策略。」 他說:「該是認真重新考慮我們加入CITES是否有任何實質益處的時候了。」 本站聲明:網站內容來源環境資訊中心https://e-info.org.tw/,如有侵權,請聯繫我們,我們將及時處理 【搬家相關資訊指南】 台中搬家 , 彰化搬家 , 南投搬家 前需注意的眉眉角角,別等搬了再說! 避免吃悶虧無故遭抬價! 台中搬家公司 免費估價,有契約讓您安心有保障! 評比 彰化搬家公司費用 , 南投搬家公司費用 收費行情懶人包大公開 彰化搬家費用 , 南投搬家費用 ,距離,噸數怎麼算?達人教你簡易估價知識! Orignal From: 不滿國際規範斷財路 非洲多國擬退野生動保公約

春河劇團《叫我林彩香》 9/16新竹縣政府文化局登場

春河劇團《叫我林彩香》舞台劇訂於9月16日下午在新竹縣政府文化局演藝廳演出。(圖/新竹縣政府提供) 記者蔡孟尚/新竹報導 春河劇團《叫我林彩香》舞台劇訂於9月16日下午在新竹縣政府文化局演藝廳登場,導演也是劇團團長郎祖筠表示,《叫我林彩香!》是公視劇《我的婆婆怎麼那麼可愛》的前傳,劇情回到婆婆年輕時那個經濟起飛的年代,透過母女之間的相處,刻畫台灣女性在社會轉變過程中的角色與地位,「林彩香」是個代名詞,每個自我意識覺醒的女生,都是可敬、可愛的林彩香。 《叫我林彩香》 演員有高玉珊、呂曼茵、鍾瑶、陳漢典、楊小黎、吳怡霈,劇情以以女性視角剖析傳統台灣家庭、社會,除了可以看到當時代人們對於女性角色的刻板印象外,也可以一窺台灣當時的時代樣貌,例如大家族裡的婆婆是如何咄咄逼人、母親一個女人如何隻身照養一大票小孩,而作為一個女人到底又該如何面對整個社會?年輕時期的彩香嚮往外面世界的自由,從女兒成為了母親,又從母親變成了婆婆,彩香的重心似乎又從外界,慢慢的被拉回家庭中,《叫我林彩香!》劇名的由來,是林彩香對著整個世界的一聲吶喊,不管現在是什麼身分,她最希望的便是可以讓自己被所有給認可。 請問 台中電動車 哪裡在賣比較便宜可以到台中景泰電動車門市去看看總店:臺中市潭子區潭秀里雅潭路一段102-1號。 電動車補助 推薦評價好的 iphone維修 中心擁有專業的維修技術團隊,同時聘請資深iphone手機維修專家,現場說明手機問題,快速修理,沒修好不收錢住家的頂樓裝 太陽光電 聽說可發揮隔熱功效一線推薦東陽能源擁有核心技術、產品研發、系統規劃設置、專業團隊的太陽能發電廠商。 網頁設計 一頭霧水該從何著手呢? 回頭車 貨運收費標準宇安交通關係企業,自成立迄今,即秉持著「以誠待人」、「以實處事」的企業信念 台中搬家公司 教你幾個打包小技巧,輕鬆整理裝箱!還在煩惱搬家費用要多少哪?台中大展搬家線上試算搬家費用,從此不再擔心「物品怎麼計費」、「多少車才能裝完」 台中搬家 公司費用怎麼算?擁有20年純熟搬遷經驗,提供免費估價且流程透明更是5星評價的搬家公司好山好水 露營車 漫遊體驗露營車x公路旅行的十一個出遊特色。走到哪、玩到哪,彈性的出遊方案,行程跟出發地也可客製 Google地圖已可更新顯示 潭子電動車 充電站設置地點!!廣告預算用在刀口上, 台北網頁設計 公司幫您達到更多曝光...