学步园

转自http://oss.lzu.edu.cn/modules/newbb/viewtopic.php?post_id=5047

有时为了高效，有时为了直接控制硬件，有些模块我们不得不直接用汇编语言来编写，并且对外提供调用的接口，隐藏细节，这其实就是内联汇编。如何使用内联汇编？我们就以
GCC
为例，一窥其中奥秘！

一、关键字

如何让
GCC
知道代码中内嵌的汇编呢？
借助
关键字！来看下面的例子：

__asm__ __volatile__("hlt");

__asm__
表示后面的代码为内嵌汇编，
asm
是
__asm__
的别名。
__volatile__
表示编译器不要优化代码，后面的指令保留原样，
volatile
是它的别名。括号里面是汇编指令。

二、示例分析

使用内嵌汇编，要先编写汇编指令模板，然后将
C
语言表达式与指令的操作数相关联，并告诉
GCC
对这些操作有哪些限制条件。示例如下：

__asm__ __violate__ ("movl %1,%0" : "=r" (result) : "m" (input));

movl %1,%0
是指令模板；
%0
和
%1
代表指令的操作数，称为占位符，内嵌汇编靠它们将
C
语言表达式与指令操作数相对应。

指令模板后面用小括号括起来的是
C
语言表达式，本例中只有两个：
result
和
input
，他们按照出现的顺序分别与指令操作数
%0
、
%1
对应；注意对应顺序：第一个
C
表达式对应
%0
；第二个表达式对应
%1
，依次类推，操作数至多有
10
个，分别用
%0, %1 …. %9
表示。

在每个操作数前面有一个用引号括起来的字符串，字符串的内容是对该操作数的限制或者说要求。
result
前面的限制字符串是
=r
，其中
=
表示
result
是输出操作数，
r
表示需要将
result
与某个通用寄存器相关联，先将操作数的值读入寄存器，然后在指令中使用相应寄存器，而不是
result
本身，当然指令执行完后需要将寄存器中的值存入变量
result
，从表面上看好像是指令直接对
result
进行操作，实际上
GCC
做了隐式处理，这样我们可以少写一些指令。
input
前面的

r
表示该表达式需要先放入某个寄存器，然后在指令中使用该寄存器参加运算。

C
表达式或者变量与寄存器的关系由
GCC
自动处理，我们只需使用限制字符串指导
GCC
如何处理即可。限制字符必须与指令对操作数的要求相匹配，否则产生的汇编代码将会有错，读者可以将上例中的两个
r
，都改为
m (m
表示操作数放在内存，而不是寄存器中
)
，编译后得到的结果是：

movl input, result

很明显这是一条非法指令，因此限制字符串必须与指令对操作数的要求匹配。例如指令
movl
允许寄存器到寄存器，立即数到寄存器等，但是不允许内存到内存的操作，因此两个操作数不能同时使用
m
作为限定字符。

内嵌汇编语法如下：

__asm__(
汇编语句模板
:
输出部分

:
输入部分

:
破坏描述部分

)
共四个部分：汇编语句模板，输出部分，输入部分，破坏描述部分，各部分使用
“:”
格开，汇编语句模板必不可少，其他三部分可选，如果使用了后面的部分，而前面部分为空，也需要用
“:”
格开，相应部分内容为空。例如：

__asm__ __volatile__("cli": : :"memory")

具体这几部分都有什么限制呢？这得从细处着手！

三、语法细节

1

、汇编语句模板

汇编语句模板由汇编语句序列组成，语句之间使用
“;”
、
“/n”
或
“/n/t”
分开。指令中的操作数可以使用占位符引用
C
语言变量，操作数占位符最多
10
个，名称如下：
%0
，
%1
，
…
，
%9
。指令中使用占位符表示的操作数，总被视为
long
型（
4
个字节），但对其施加的操作根据指令可以是字或者字节，当把操作数当作字或者字节使用时，默认为低字或者低字节。对字节操作可以显式的指明是低字节还是次字节。方法是在
%
和序号之间插入一个字母，
b
代表低字节，
h
代表高字节，例如：
%h1
。

2

、输出部分

输出部分描述输出操作数，不同的操作数描述符之间用逗号隔开，每个操作数描述符由限定字符串和
C
语言变量组成。每个输出操作数的限定字符串必须包含
“=”
表示他是一个输出操作数。

例如：

__asm__ __volatile__("pushfl ; popl %0 ; cli":"=g" (x) )

描述符字符串表示对该变量的限制条件，这样
GCC
就可以根据这些条件决定如何分配寄存器，如何产生必要的代码处理指令操作数与
C
表达式或
C
变量之间的联系。

3

、输入部分

输入部分描述输入操作数，不同的操作数描述符之间使用逗号隔开，每个操作数描述符由限定字符串和
C
语言表达式或者
C
语言变量组成。

示例如下
:

例
1
：

__asm__ __volatile__ ("lidt %0" : : "m" (real_mode_idt));

例
2
：

Static __inline__ void __set_bit(int nr, volatile void * addr)
{

__asm__(
"btsl %1,%0"
:"=m" (addr)
:"Ir" (nr));
}

后例功能是将
(*addr)
的第
nr
位设为
1
。第一个占位符
%0
与
C
语言变量
addr
对应，第二个占位符
%1
与
C
语言变量
nr
对应。因此上面的汇编语句代码与下面的伪代码等价：
btsl nr, addr
，该指令的两个操作数不能全是内存变量，因此将
nr
的限定字符串指定为
“Ir”
，将
nr
与立即数或者寄存器相关联，这样两个操作数中只有
addr
为内存变量。

4

、限制字符

限制字符有很多种，有些是与特定体系结构相关，此处仅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。它们的作用是指示编译器如何处理其后的
C
语言变量与指令操作数之间的关系。

5

、破坏描述部分

破坏描述符用于通知编译器我们使用了哪些寄存器或内存，由逗号隔开的字符串组成，每个字符串描述一种情况，一般是寄存器名；除寄存器外还有
“memory”
。例如：
“%eax”
，
“%ebx”
，
“memory”
等。