gcc内联汇编约束的测试

关于gcc内联代码约束的测试!

所谓一切都是虚妄,我们来看一看生成的代码吧!

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    __asm__ __volatile__("addl %0, %1"
        : "=c" (x) /* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "a"(foo), "b"(bar)
    );

对应的汇编如下:

 21         movl    $20, -28(%rbp) # foo
 22         movl    $15, -24(%rbp) # bar
 23         movl    $10, -20(%rbp) # x
 24         movl    -28(%rbp), %eax # foo -> eax
 25         movl    -24(%rbp), %edx # bar -> ebx
 26         movl    %edx, %ebx
 27 #APP
 28 # 8 "01.c" 1
 29         addl %ecx, %eax # result in eax
 30 # 0 "" 2
 31 #NO_APP
 32         movl    %ecx, %eax # ecx -> x
 33         movl    %eax, -20(%rbp) 

我稍微来说一下吧,我上面指定foo放入eax寄存器,bar放入ebx寄存器(虽然经过了中转,但是最终还是达成了)。然后对于输出的约定是,要将ecx的值放入x,我们也看得到,虽然经过了中转,但是最终也还是成功了。

好了,稍微来改变一下:

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    __asm__ __volatile__("addl %0, %1"
        : "=m" (x) /* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "a"(foo), "b"(bar)
    );

对应的汇编如下:

 24         movl    $20, -32(%rbp) # foo
 25         movl    $15, -28(%rbp) # bar
 26         movl    $10, -36(%rbp) # x
 27         movl    -32(%rbp), %eax # foo -> eax
 28         movl    -28(%rbp), %edx # bar -> ebx
 29         movl    %edx, %ebx
 30 #APP
 31 # 8 "01.c" 1
 32         addl -36(%rbp), %eax # 这里是直接从内存中取数
 33 # 0 "" 2
 34 #NO_APP

我们这里要看到m这个约束的作用,那就是,要求直接从内存中取数。

继续来改:

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    __asm__ __volatile__("addl %1, %2"
        : "=m" (x) /* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "a"(foo), "b"(bar)
    );

对应的汇编如下:

 24         movl    $20, -32(%rbp) # foo
 25         movl    $15, -28(%rbp) # bar
 26         movl    $10, -36(%rbp) # x
 27         movl    -32(%rbp), %eax # foo -> eax
 28         movl    -28(%rbp), %edx # bar -> ebx
 29         movl    %edx, %ebx
 30 #APP
 31 # 8 "01.c" 1
 32         addl %eax, %ebx # foo + bar
 33 # 0 "" 2
 34 #NO_APP

我这个例子无非就是想说明,如果我们用m约束的话,对应的变量的读取,存储会直接操作内存,而不会通过寄存器。

我们继续来看:

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    __asm__ __volatile__("addl %0, %1"
        : "=r" (x) /* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "a"(foo), "b"(bar)
    );

汇编如下:

 21         movl    $20, -28(%rbp) # foo
 22         movl    $15, -24(%rbp) # bar
 23         movl    $10, -20(%rbp) # x
 24         movl    -28(%rbp), %eax # foo -> eax
 25         movl    -24(%rbp), %edx # bar -> ebx
 26         movl    %edx, %ebx
 27 #APP
 28 # 8 "01.c" 1
 29         addl %eax, %eax
 30 # 0 "" 2
 31 #NO_APP
 32         movl    %eax, -20(%rbp)

好吧,看到了吧,如果你用r约束的话,gcc会帮你选择一个寄存器当做中介,这里是选择了eax,最终还要将eax的结果更新到x

好吧,我们现在来看一下对应的数字吧,我们首先来审视一下规则:

数字%n的用法:数字表示的寄存器是按照出现和从左到右的顺序映射到用"r""q"请求的寄存器.如果要重用"r""q"请求的寄存器的话,就可以使用它们。

我来举个例子:

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    int y = 20;
    __asm__ __volatile__("addl %0, %1"
        : "=r" (x) /* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "0"(foo), "1"(bar)
    );

这样的代码,编译是通不过的,为什么呢?我们看到,上面的汇编中,我们只使用了一个r约束,而下面的,我们使用了两个数字,因此,bar对应的那个数字映射不到寄存器,所以就会出错,这么来改:

int foo = 20, bar = 15;
    int x = 10;
    int y = 20;
    __asm__ __volatile__("addl %0, %1"
        : "=r" (x), "=r"(y)/* 好吧,我们来看一下吧,x对应0,然后foo对应1,bar对应2 */
        : "0"(foo), "1"(bar)
    );

现在就可以了,我们来看一下对应的汇编代码吧:

 19         movl    $20, -16(%rbp) # foo
 20         movl    $15, -12(%rbp) # bar
 21         movl    $10, -8(%rbp) # x
 22         movl    $20, -4(%rbp) # y
 23         movl    -16(%rbp), %edx # foo -> edx
 24         movl    -12(%rbp), %eax # bar -> eax
 25 #APP
 26 # 9 "01.c" 1
 27         addl %edx, %eax # 
 28 # 0 "" 2
 29 #NO_APP
 30         movl    %edx, -8(%rbp) # edx -> x,这里x对应的寄存器是edx,恰好是复用了
 31         movl    %eax, -4(%rbp) # eax -> y,这里y对应的寄存器是eax,恰好是复用了

这也是下面这段经典代码的思想:

int var = 10;
__asm__ __volatile__(
  "incl %0" 
  : "=a"(var) 
  : "0"(var));

对应的汇编代码如下:

 15         movl    $10, -4(%rbp) # var
 16         movl    -4(%rbp), %eax # var -> eax
 17 #APP
 18 # 15 "01.c" 1
 19         incl %eax
 20 # 0 "" 2
 21 #NO_APP
 22         movl    %eax, -4(%rbp) # eax -> var

我们继续修改:

int var1 = 10;
int var2 = 20;
__asm__ __volatile__(
  "incl %0; \n"
  "incl %1; \n"
  : "=b"(var1), "=a"(var2)
  : "0"(var1), "1"(var2));

对应的汇编代码如下

 17         movl    $10, -16(%rbp) # var1
 18         movl    $20, -12(%rbp) # var2
 19         movl    -16(%rbp), %edx # var1 -> ebx
 20         movl    -12(%rbp), %eax # var2 -> eax
 21         movl    %edx, %ebx
 22 #APP
 23 # 16 "01.c" 1
 24         incl %ebx; 
 25 incl %eax; # 在这里我们看到了不写\t的后果了,那就是输出的汇编中格式不整齐
 26 
 27 # 0 "" 2
 28 #NO_APP
 29         movl    %ebx, %edx # ebx -> var1
 30         movl    %edx, -16(%rbp) 
 31         movl    %eax, -12(%rbp) # eax -> var2

我个人觉得,所谓的数字约束,出现在输入或者输出操作数中作为约束的数字不光是映射了r,q这些约束对应的寄存器,推而广之,是映射了所有的不是数字的约束对应的寄存器,从上面生成的代码中,你可以看到。当然,毕竟我没有测试,不敢乱说。

其实,我觉得我写得差不多了,难啃的点,测试一下,就知道了

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