前幾天上課時，為了作業而接觸了 C 的 InLine Assambler，在這裡紀錄一下這幾天看到的東西
GNU Inline assembler 語法
先來看簡單的
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asm(
"nop \n\t"
"nop \n\t"
"nop"
)
每一行都用 “” 包起來，結束時需要加上 “\n\t”
inline assamble 中要使用 c 的變數時需要使用 Extended Asm
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asm asm-qualifiers (
code
: output operand list
: input operand list
: clobber list);
來看看範例
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int a=10, b;
asm (
"movl %1, %%eax \n\t"
"movl %%eax, %0 \n\t"
:"=r"(b) /* output */
:"r"(a) /* input */
:"%eax" /* clobbered register */
);
-
asm-qualifiers 在這裡留空，不使用
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%0 , %1 是代表 output 和 input 中兩個操作數，由上而下編號，最多可以指定十個操作數
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input 和 output 中的 “r” 與 “=r” 是 constraint，等等會介紹。在這裡 “r” 是讓 gcc 自動找 register 儲存變數， “=” 是宣告為輸出並為”write only”
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clobbered register 是告訴 gcc 什麼 register 會被改變
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register 在使用時會再加上一個 % ，所以會變成 %%eax
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output , input , clobbered register 都是可選的，如果沒有，留空即可
asm-qualifiers
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volatile 是讓 GCC 不要對這段程式進行優化，保證這段程式不會被移動或刪除
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inline 會讓這段程式大小最小化符合 inline 的目的
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goto 會通知 compiler 可能會跳轉到 GotoLabels 內的 labels，如果加了這個 Qualifier 那語法會多加一個參數，像是
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asm goto ( AssemblerTemplate
: OutputOperands
: InputOperands
: Clobbers
: GotoLabels)
goto部分請參考官方手冊 Goto Labels
Symbolic name
%0,%1 這種編號方法可讀性太差了，所以出現了 Symbolic name 的方式，變數名是可以隨便取的，但要注意同一個 asm() 裡名稱不能一樣
語法很容易，直接看範例
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int a=10, b;
asm (
"movl %[a], %%eax \n\t"
"movl %%eax, %[b] \n\t"
:[b]"=r"(b) /* output */
:[a]"r"(a) /* input */
:"%eax" /* clobbered register */
);
constraint
constraint 能指明操作數是否在 register 中與存在哪一個 register 中 ; 也能指明操作數是否是内存引用，如何尋址
在這裡只列出常見用法，更多可以查看 官方手冊
register operand constraint
當 constraint 為 r 時，gcc 會將操作數存在一個由gcc所選的 register 中，也可以自己選擇要放在哪個 register 裡
| r | Register(s) |
|---|---|
| a | %eax, %ax, %al |
| b | %ebx, %bx, %bl |
| c | %ecx, %cx, %cl |
| d | %edx, %dx, %adl |
| S | %esi, %si |
| D | %edi, %di |
Memory operand constraint
當 constraint 為 m 時，操作數存放在 Memory ，對操作數的操作都會直接在 Memory 中運行
Matching(Digit) constraints
輸出與輸入為同一個變數時，會用到 constraint 匹配
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asm ("incl %0" :"=a"(var) : "0"(var) );
這裡的 constraints 0 是指定使用和第一個輸出相同的 register
其他
- i operand 是一個整數常數，該常數包含下面的情形(symbolic name)：
#define MAX_LINE (32) - n operand 是一個整數常數，如果系統不支援常數小於一個 word 時，用 n 比 i 好
- E operand 是一個浮點數常數，但是編譯環境與執行環境的 Floating-Point format 必須一致
- F operand 是一個浮點數常數
- g operand 存在暫存器(r)或是記憶體內(m)，或是這是一個整數常數
Constraint Modifiers
在這裡只列出常見用法，更多可以查看 官方手冊
- = 表示這是一個 write only的 operand，必須為contraint開始字元。
- + 表示這個 operand 在指令中是可讀且可寫的，必須為contraint開始字元。
- & 該operand 為 earlyclobber。表示該 operand 在執行 instruction 讀取之前就會先被寫入
earlyclobber
看看範例
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int input0 = 10;
int input1 = 15;
int output0 = 0;
int output1 = 1;
asm volatile("mov %[input0], %[output0]\t\n"
"mov %[input1], %[output1]\t\n"
: [output0] "=r" (output0), [output1] "=r" (output1)
: [input0] "r" (input0), [input1] "r" (input1)
:);
printf("output0: %d\n", output0);
printf("output1: %d\n", output1);
output0: 10 output1: 10
Expected output is:
output0: 10 output1: 15
因為 GCC 認為只有在最後才會去對 output operand 作寫入，加上 earlyclobber 符號能告訴 GCC 這在 asm 程式結束前就會先被寫入
所以正確程式應該為
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asm volatile("mov %[input0], %[output0]\t\n"
"mov %[input1], %[output1]\t\n"
: [output0] "=&r" (output0), [output1] "=r" (output1)
: [input0] "r" (input0), [input1] "r" (input1)
:);