GCC内联汇编(简洁明了)
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。
| 分类 |
限定符 |
描述 |
| 通用寄存器 |
“a” |
将输入变量放入 eax |
| “b” |
将输入变量放入 ebx |
|
| “c” |
将输入变量放入 ecx |
|
| “d” |
将输入变量放入 edx |
|
| “s” |
将输入变量放入 esi |
|
| “d” |
将输入变量放入 edi |
|
| “q” |
将输入变量放入 eax ， ebx ， ecx ， edx 中的一个 |
|
| “r” |
将输入变量放入通用寄存器 , 即 eax,ebx,ecx,edx,esi,edi 之一 |
|
| “A” |
把 eax 和 edx 合成一个 64 位的寄存器 (use long longs) |
|
| 内存 |
“m” |
内存变量 |
| “o” |
操作数为内存变量，但其寻址方式是偏移量类型 , 也即基址寻址 |
|
| “V” |
操作数为内存变量，但寻址方式不是偏移量类型 |
|
| “ ” |
操作数为内存变量，但寻址方式为自动增量 |
|
| “p” |
操作数是一个合法的内存地址（指针） |
|
| 寄存器或内存 |
“g” |
将输入变量放入 eax ， ebx ， ecx ， edx 之一 , 或作为内存变量 |
| “X” |
操作数可以是任何类型 |
|
| 立即数 |
“I” |
0-31 之间的立即数（用于 32 位移位指令） |
| “J” |
0-63 之间的立即数（用于 64 位移位指令） |
|
| “N” |
0-255 之间的立即数（用于 out 指令） |
|
| “i” |
立即数 |
|
| “n” |
立即数 , 有些系统不支持除字以外的立即数 , 则应使用 “n” 而非 “i” |
|
| 匹配 |
“ 0 ” |
表示用它限制的操作数与某个指定的操作数匹配 |
| “1” ... |
也即该操作数就是指定的那个操作数，例如 “0” |
|
| “9” |
去描述 “ ％ 1” 操作数，那么 “%1” 引用的其实就是 “%0” 操作数，注意作为限定符字母的 0 － 9 与指令中的 “ ％ 0” － “ ％ 9” 的区别，前者描述操作数 , 后者代表操作数。 |
|
| & |
该输出操作数不能使用过和输入操作数相同的寄存器 |
|
| 操作数类型 |
“=” |
操作数在指令中是只写的（输出操作数） |
| “+” |
操作数在指令中是读写类型的（输入输出操作数） |
|
| 浮点数 |
“f” |
浮点寄存器 |
| “t” |
第一个浮点寄存器 |
|
| “u” |
第二个浮点寄存器 |
|
| “G” |
标准的 80387 浮点常数 |
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| % |
该操作数可以和下一个操作数交换位置 , 例如 addl 的两个操作数可以交换顺序（当然两个操作数都不能是立即数） |
|
| # |
部分注释，从该字符到其后的逗号之间所有字母被忽略 |
|
| * |
表示如果选用寄存器，则其后的字母被忽略 |
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。