在內嵌匯編中,可以將C語言表達式指定為匯編指令的操作數,而且不用去管如何將C語言表達式的值讀入哪個寄存器,以及如何將計算結果寫回C 變量,你只要告訴程序中C語言表達式與匯編指令操作數之間的對應關系即可, GCC會自動插入代碼完成必要的操作。 簡單的內嵌匯編例:
__asm__ __volatile__("hlt");"__asm__"表示后面的代碼為內嵌匯編,"asm"是"__asm__"的別名。"__volatile__"表示編譯器不要優化代碼,后面的指令 保留原樣,"volatile"是它的別名。括號里面是匯編指令。
內嵌匯編舉例??
使用內嵌匯編,要先編寫匯編指令模板,然后將C語言表達式與指令的操作數相關聯,并告訴GCC對這些操作有哪些限制條件。 例如在下面的匯編語句:?
__asm__ __violate__ ("movl %1,%0" : "=r" (result) : "r" (input));"movl? %1,%0"是指令模板;"%0"和"%1"代表指令的操作數,稱為占位符,內嵌匯編靠它們將C 語言表達式與指令操作數相對應。 ? 指令模板后面用小括號括起來的是C語言表達式,本例中只有兩個:"result"和"input",他們按照出現的順序分 別與指令操作數"%0","%1"對應; 注意對應順序:第一個C 表達式對應"%0";第二個表達式對應"%1",依次類推,操作數至多有10 個,分別"%0","%1"...."%9"表示。在每個操作數前面有一個用引號括起來的字符串,字符串的內容是對該操作數的限制或者說要求。 "result"前面的限制字符串是"=r",其中"="表示"result"是輸出操作數,"r" 表示需要將"result"與某個通用寄存器相關聯,先將操作數的值讀入寄存器,然后在指令中使用相應寄存器,而不是"result"本身。 當然指令執行完后需要將寄存器中的值存入變量"result",從表面上看好像是指令直接對"result"進行操作,實際上GCC做了隱式處理,這樣我們可以少寫一 些指令。 "input"前面的"r"表示該表達式需要先放入某個寄存器,然后在指令中使用該寄存器參加運算。 C表達式或者變量與寄存器的關系由GCC自動處理,我們只需使用限制字符串指導GCC如何處理即可。 限制字符必須與指令對操作數的要求相匹配,否則產生的 匯編代碼將會有錯,讀者可以將上例中的兩個"r",都改為"m"(m表示操作數放在內存,而不是寄存器中),編譯后得到的結果是: ?
movl input, result? 很明顯這是一條非法指令,因此限制字符串必須與指令對操作數的要求匹配。例如指令movl允許寄存器到寄存器,立即數到寄存器等,但是不允許內存到內存的操作,因此兩個操作數不能同時使用"m"作為限定字符。 內嵌匯編語法如下: ?
__asm__(匯編語句模板: 輸出部分: 輸入部分: 破壞描述部分)? 共四個部分:匯編語句模板,輸出部分,輸入部分,破壞描述部分,各部分使用":"格開,匯編語句模板必不可少,其他三部分可選,如果使用了后面的部分,而前面部分為空,也需要用":"格開,相應部分內容為空。 例如:
__asm__ __volatile__("cli": : :"memory")? 匯編語句模板
__asm__ __volatile__("pushfl ; popl %0 ; cli":"=g" (x) )? 描述符字符串表示對該變量的限制條件,這樣GCC 就可以根據這些條件決定如何分配寄存器,如何產生必要的代碼處理指令操作數與C表達式或C變量之間的聯系。 ?
__asm__ __volatile__ ("lidt %0" : : "m" (real_mode_idt));
例:
(bitops.h):Static __inline__ void __set_bit(int nr, volatile void * addr){ __asm__("btsl %1,%0":"=m" (ADDR):"Ir" (nr));}? 上例功能是將(*addr)的第nr位設為1。第一個占位符%0與C 語言變量ADDR對應,第二個占位符%1與C語言變量nr對應。 因此上面的匯編語句代碼與下面的偽代碼等價:
btsl nr, ADDR? 該指令的兩個操作數不能全是內存變量,因此將nr的限定字符串指定為"Ir",將nr 與立即數或者寄存器相關聯,這樣兩個操作數中只有ADDR為內存變量。 ? 限制字符 限制字符有很多種,有些是與特定體系結構相關,此處僅列出常用的限定字符和i386中可能用到的一些常用的限定符。它們的作用是指示編譯器如何處理其后的C語言變量與指令操作數之間的關系。 限制字符列表如下:
通用寄存器 "a" 將輸入變量放入eax這里有一個問題:假設eax已經被使用,那怎么辦?其實很簡單:因為GCC 知道eax 已經被使用,它在這段匯編代碼的起始處插入一條語句pushl %eax,將eax 內容保存到堆棧,然后在這段代碼結束處再增加一條語句popl %eax,恢復eax的內容。 "b" 將輸入變量放入ebx "c" 將輸入變量放入ecx "d" 將輸入變量放入edx "s" 將輸入變量放入esi "d" 將輸入變量放入edi "q" 將輸入變量放入eax,ebx,ecx,edx中的一個 "r" 將輸入變量放入通用寄存器,也就是eax,ebx,ecx,edx,esi,edi中的一個 "A" 把eax和edx合成一個64 位的寄存器(use long longs) 內存 "m" 內存變量 "o" 操作數為內存變量,但是其尋址方式是偏移量類型,也即是基址尋址,或者是基址加變址尋址。 "V" 操作數為內存變量,但尋址方式不是偏移量類型 " " 操作數為內存變量,但尋址方式為自動增量 "p" 操作數是一個合法的內存地址(指針) 寄存器或內存 "g" 將輸入變量放入eax,ebx,ecx,edx中的一個或者作為內存變量 "X" 操作數可以是任何類型 立即數 "I" 0-31之間的立即數(用于32位移位指令) "J" 0-63之間的立即數(用于64位移位指令) "N" 0-255之間的立即數(用于out指令) "i" 立即數 "n" 立即數,有些系統不支持除字以外的立即數,這些系統應該使用"n"而不是"i" 匹配 " 0 ", 表示用它限制的操作數與某個指定的操作數匹配, "1" ... 也即該操作數就是指定的那個操作數,例如"0" "9" 去描述"%1"操作數,那么"%1"引用的其實就是"%0"操作數,注意作為限定符字母的0-9與指令中的"%0"-"%9"的區別,前者描述操作數,后者代表操作數。 & 該輸出操作數不能使用過和輸入操作數相同的寄存器 操作數類型 "=" 操作數在指令中是只寫的(輸出操作數) "+" 操作數在指令中是讀寫類型的(輸入輸出操作數) 浮點數 "f" 浮點寄存器 "t" 第一個浮點寄存器 "u" 第二個浮點寄存器 "G" 標準的80387浮點常數 % 該操作數可以和下一個操作數交換位置,例如addl的兩個操作數可以交換順序(當然兩個操作數都不能是立即數) # 部分注釋,從該字符到其后的逗號之間所有字母被忽略 * 表示如果選用寄存器,則其后的字母被忽略? 破壞描述部分 ?
破壞描述符用于通知編譯器我們使用了哪些寄存器或內存,由逗號格開的字符串組成,每個字符串描述一種情況,一般是寄存器名;除寄存器外還有"memory"。 ? 例如:"%eax","%ebx","memory"等。"memory"比較特殊,可能是內嵌匯編中最難懂部分。為解釋清楚它,先介紹一下編譯器的優化知識,再看C關鍵字volatile。最后去看該描述符。
void Barrier(void);? 這個函數通知編譯器插入一個內存屏障,但對硬件無效,編譯后的代碼會把當前CPU寄存器中的所有修改過的數值存入內存,需要這些數據的時候再重新從內存中讀出。
? C語言關鍵字volatile
DWORD __stdcall threadFunc(LPVOID signal){ int* intSignal=reinterpret_cast? 該線程啟動時將intSignal 置為2,然后循環等待直到intSignal 為1 時退出。顯然intSignal的值必須在外部被改變,否則該線程不會退出。但是實際運行的時候該線程卻不會退出,即使在外部將它的值改為1,看一下對應的偽匯編代碼就明白了:(signal); *intSignal=2; while(*intSignal!=1) sleep(1000); return 0; }
mov ax,signal label: if(ax!=1) goto label? 對于C編譯器來說,它并不知道這個值會被其他線程修改。自然就把它cache在寄存器里面。記住,C 編譯器是沒有線程概念的!這時候就需要用到volatile。volatile 的本意是指:這個值可能會在當前線程外部被改變。 ? 也就是說,我們要在threadFunc中的intSignal前面加上volatile關鍵字,這時 候,編譯器知道該變量的值會在外部改變,因此每次訪問該變量時會重新讀取,所作的循環變為如下面偽碼所示:???
label: mov ax,signal if(ax!=1) goto label? Memory
編輯:黃飛
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