C(GNU) 内嵌汇编

内联汇编：在C/C++代码中嵌入汇编代码。

汇编的用武之地：

• 效率依旧比C高。
• 有特殊的指令必须用汇编，在C中没有等价的语法。

 

(1) 内嵌汇编的格式

在GNU下，在高级语言中嵌汇编语言用关键字asm来实现，简单的格式如下：

asm( “assembly code” );

• asm用来标识汇编代码段。括号内的汇编代码必须在引号之内。
• 如果asm模块内有多条语句，若每条语句独占一行则需要将每条语句都用双引号引起来。并且每条语句的末尾需要有换行。 

C中嵌汇编的例子，记录C中嵌汇编的格式：

1  #include <stdio.h> 2 3  int main(void) 4  { 5         //AT&T asm systemcall: exit 6         asm(    "movl $1, %eax\n\t" 7                 "movl $0,%ebx\n\t" 8                 "int $0x80");  9  10        //Print string on screen  11        printf("Hello ""world"" C\n");  12  13        return 0;  14  }

• 6到8行是用GNU内敛汇编的格式编写的汇编代码。这些汇编代码表示系统调用exit函数，让程序退出。
• asm括号内有多行汇编代码时，没行代码都需要括起来且需要以\n\t结束。如果不加\n\t的话下一行的首字母会被连接到上一行的末尾（这个是双引号的用法）。关于加\n\t的机制，可能在windows之上不一样。
•  如果，内敛汇编成功，那么编译并执行此C语言程序是不会输出字符串的。

(2)内敛汇编代码访问C的全局变量

在C中内嵌的汇编代码能够处理在C中的变量，可惜只能处理全局变量（已验证）。以下笔记示例：

1  #include <stdio.h>   2   3  int a;   4  int b;   5  int c;   6   7  int main(void)   8  {  9         a = b = 1;  10        c =0;  11        //AT&T asm system call: exit  12        asm(    "movl a,%eax\n\t"  13                 "movl b, %ebx\n\t"  14                 "addl %eax,%ebx\n\t"  15                 "movl %ebx, c");  16  17        //Print string on screen  18        printf("Result is %d\n", c);  19  20        return 0;  21  }

• 12行至15行代码是内敛的汇编代码。用来处理全局变量a, b, c。在内敛汇编中处理C中的全局变量按照汇编的规则直接引用变量的名称即可。
• 内嵌汇编代码的C程序编译跟编译纯C代码一样。结果输出C的值为2。

 

(3)内敛汇编扩展

使用以上的内敛汇编代码有一定的局限性，比如在内敛汇编代码中只能访问C的全局变量。而在扩展内敛汇编代码内就能够让内敛汇编代码访问C的任何变量。GNU的扩展内敛汇编笔记如下。

 

[1]扩展内敛汇编格式

asm (“assembly code”

        :output locations

      :input operands 

        :change dregisters);

• assembly code:  跟前面笔记的内敛汇编代码具一样的格式。
• output locations：指示汇编指令的运算结果要输出到哪些C操作数中，C操作数应该是左值表达式。
• input operands：第三部分指示汇编指令需要从哪些C操作数获得输入。
• changed registers：第四部分是在汇编指令中被修改过的寄存器列表，指示编译器哪些寄存器的值在执行这条asm指令后会改变.

对于后三块，没有的模块可以直接省略。非最后一部分省略时冒号不可被省略。

 

output locations，input operands具有的格式：

“constraint1”(variable1)，“constraint2”(variable2)…

• constraint定义variable将被置于何处。[可查看《Professional Assembly language》 page402]
• variable是在C中定义的变量。

 

[2]使用扩展内敛汇编

还是针对于以上的内敛汇编代码，将全局变量改为局部变量，用扩展内敛汇编去访问C中的变量。

 

<1>寄存器

1  #include <stdio.h>   2   3   4  int main(void)   5  {  6         int a, b, c;   7  8         a = b = 1;  9         c =0;  10        //AT&T asm system call: exit  11        asm(    "movl $0,%%eax\n\t"  12                 "addl %%ebx,%%ecx\n\t"  13                 "addl %%ecx,%%eax\n\t"  14                 : "=a"(c)  15                : "b"(a),"c"(b)  16        );  17  18        //Print string on screen  19        printf("Result is %d\n", c);  20  21        return 0;  22  }

• 定义局部变量a, b, c供扩展内敛汇编代码访问。
• 11到16行是扩展内敛汇编代码。针对之前提到的笔记对应解释这段内敛汇编代码。
• 14对应output locations。”a”表示eax寄存器，”c”表示程序中定义定义的变量c。在output locations限制内存处要加“=”。即经此段内敛内敛代码处理后，寄存器eax的值将赋值给变量c。
• 15对应input operands，”b”、”c”分别表示ebx、ecx寄存器。”a”、”b”分表代表程序中的变量b、c。此语句表面，将程序中的变量值b、c分别放在寄存器ebx、ecx中。
• 11行到13行的汇编代码依次表示初始化eax为0，将ebx与ecx内的值相加后放在ecx中，将ecx和eax内的值相加后放在eax中。

 

用寄存器来作为C变量的存储地，再经汇编代码处理。这个过程其实就是将变量的值拷贝到各寄存器中，然后操作各寄存器，再将作为输出的变量重新赋值。不过为什么在这种情况下要在寄存器前面加两个%应该与%本身功能相关，点到为止，遇到再议。

 

<2>占位符

当需要内敛汇编代码处理的代码数量较多时，可能会有不知道用哪个寄存器来保存输入变量才比较，恐怕有心有余而力不足的赶脚。使用占位符可解决此烦恼。

 

占位符用除寄存器外的其它constraint[可查看《Professional Assembly language》page402]来表示。如：

asm(   "addl %1, %2\n\t"         "addl %2, %0\n\t"         : "=r"(c)        : "r"(a), "r"(b) );

• r只能表示任何可用的通用寄存器。
• %0代表存c变量的地方。
• %1代表存a变量的地方。
• %2代表存b变量的地方。
• 故而汇编代码的操作就是操作%0, %1, %2了，能得到相同的效果。

 

使用占位符的情况还可以如此：

asm ( “addl  %[value1],  %[value2]”       : [value2]  “=r” (data2)        :[value1]  “r”(data1));

 

<3>内存空间

内存空间的限制符为m。在使用内存空间时，需要用一个寄存器来作为中间存储。

 

还有其它形式的扩展内敛汇编，形体都差不多。在实际编程中可根据需求和爱好进行选择。

 

(4)内敛汇编的标识符

[1]asm volatile(“assembly code”);

在asm之后加了volatile之后，表明括号内的汇编代码不被优化。这些是volatile关键字的作用，道理深着。

 

[2]__asm_

在GNU下可使用asm来表示内敛的汇编代码。如果是在ANSC C中编写内敛汇编代码，需要用__asm_来替换asm。同时volatile也需要换成__volatile_。

 

(5)内敛汇编用途总结

在C/C++中使用内敛汇编的很多形式为宏。即将内敛汇编定义成宏供C/C++代码调用。将内敛汇编定义成宏的形式更加方便。定义宏的方式跟在C中定义C宏的方法一致，只是宏的形式跟以上笔记的内敛汇编的形式一致。

 

CNote Over。