内联汇编程序

‘壹’ 内联汇编的GNU 汇编程序简述

Linux 中使用的基本汇编程序语法。GCC（用于 Linux 的 GNU C 编译器）使用 AT&T 汇编语法。下面列出了这种语法的一些基本规则。 asm ( assembler template
: output operands (optional)
: input operands (optional)
: list of clobbered registers
(optional)
);
本例中，汇编程序模板由汇编指令组成。输入操作数是充当指令输入操作数使用的 C 表达式。输出操作数是将对其执行汇编指令输出的 C 表达式。
内联汇编的重要性体现在它能够灵活操作，而且可以使其输出通过 C 变量显示出来。因为它具有这种能力，所以 asm 可以用作汇编指令和包含它的 C 程序之间的接口。
一个非常基本但很重要的区别在于 简单内联汇编只包括指令，而 扩展内联汇编包括操作数。要说明这一点，考虑以下示例： { int a=10, b; asm (movl %1, %%eax; movl %%eax, %0; :=r(b) /* output */ :r(a) /* input */ :%eax); /* clobbered register */}
在上例中，我们使用汇编指令使 b 的值等于 a。请注意以下几点：
b 是输出操作数，由 %0 引用，a 是输入操作数，由 %1 引用。 r 是操作数的约束，它指定将变量 a 和 b 存储在寄存器中。请注意，输出操作数约束应该带有一个约束修饰符 =，指定它是输出操作数。 要在 asm 内使用寄存器 %eax，%eax 的前面应该再加一个 %，换句话说就是 %%eax，因为 asm 使用 %0、%1 等来标识变量。任何带有一个 % 的数都看作是输入/输出操作数，而不认为是寄存器。 第三个冒号后的修饰寄存器 %eax 告诉将在 asm 中修改 GCC %eax 的值，这样 GCC 就不使用该寄存器存储任何其它的值。 movl %1, %%eax 将 a 的值移到 %eax 中， movl %%eax, %0 将 %eax 的内容移到 b 中。 因为 b 被指定成输出操作数，因此当 asm 的执行完成后，它将反映出更新的值。换句话说，对 asm 内 b 所做的更改将在 asm 外反映出来。

‘贰’ C语言中如何调用汇编子程序给个例子讲解下

C语言中可以通过内联汇编调用汇编子程序。例如下面这个例子：

#include
int func(int a, int b) {
return a - b;
}

int main() {
//计算12-5
int a = 12, b = 5; //给定两个数
int res; //用来记录结果
__asm {
//内联汇编
push b; //b压栈
push a; //a压栈，注意C中函数接受参数的时候入栈是反着的
call func; //调用函数func,返回值保存在eax里
mov res, eax; //将eax里的值赋给res
}
printf("%d\n", res); //输出结果，得到7
return 0;
}

在这个例子中，内联汇编代码被嵌入到C语言程序中。首先，将变量b和a压入栈中，然后调用函数func，调用完成后，返回值被保存在eax寄存器中。最后，将eax寄存器中的值赋给变量res。通过这种方式，可以在C语言程序中直接调用汇编子程序。

需要注意的是，内联汇编的具体实现会根据不同的编译器和平台有所差异。上述代码使用了x86架构的汇编指令。在实际编写内联汇编代码时，需要查阅对应编译器和平台的文档，以确保代码的正确性和兼容性。

此外，内联汇编的使用需要谨慎，因为它可能会降低代码的可移植性和可读性。在大多数情况下，使用高级语言提供的功能和库函数足以完成大部分任务，除非有特定的性能需求或需要直接访问硬件。

通过这个例子，我们可以看到如何在C语言程序中调用汇编子程序。内联汇编提供了一种直接控制底层硬件的方式，但同时也带来了复杂的语法和潜在的错误风险。因此，在实际开发中，应尽量避免过度依赖内联汇编。

在编写内联汇编代码时，还需要注意以下几点：

1. 了解目标平台的汇编指令集。

2. 确保寄存器的使用符合编译器的要求。

3. 保持代码的简洁和可读性。

4. 进行充分的测试，确保代码在不同环境下的正确性。

总之，内联汇编是一种强大的工具，但在使用时需要小心谨慎。通过合理利用内联汇编，可以优化程序性能，实现特定的硬件功能。

‘叁’ 嵌入式汇编（内联汇编）

在 Linux 内核中，开发者经常会遇到需要嵌入汇编指令以提升效率或实现 C 语言无法直接完成的功能的场景。内联汇编，即 GCC Inline ASM，是 GCC 中支持在 C 代码中嵌入汇编指令的一种方式。本文旨在详细介绍内联汇编的基本语法与用法。

内联汇编由四个部分组成：汇编语句、输出部分、输入部分、以及会被修改的部分。各部分之间以“:”分隔。汇编语句是必需的，其余部分（输出、输入、修改）可选。如果使用了这些部分，但在未使用的部分前未放置“:”，则需用“:”空隔以保持语法一致性。

汇编语句是核心，其中“asm”是内联汇编的关键词，紧随其后的是汇编指令，其格式与常规汇编语言指令相同。输出部分用于指定执行完汇编代码后目标操作数的约束条件，例如将结果存储到特定寄存器或内存位置。输入部分则指定开始执行汇编代码时，输入变量的寄存器存储状态。被修改的部分用于列出汇编语句执行过程中可能被改变的寄存器列表，以帮助编译器正确处理寄存器状态。

在汇编语句中引用操作数时，通常将操作数编号与“%”前缀结合使用，以指示该操作数在寄存器中的位置。例如，%0、%1 等表示寄存器的编号。数字加前缀“%”确保了代码的清晰性和可读性。

内联汇编的示例解析如下：

1. **示例分析一**：`__asm__ __volatile__("movl %1,%0" : "=r" (result) : "m" (input));` 这里 `movl %1,%0` 指令将内存中的 `input` 值移动到寄存器 `%0`，并将其存储到 `result` 变量中。`"=r"` 表示寄存器 `%0` 的值将被用于指令，并且指令执行后该寄存器的值会被存储到 `result` 变量中。

2. **示例分析二**：`__asm__ __volatile__(LOCK "addl %1 %0" : "=m" (v->counter) : "ir" (i), "m" (v->counter));` 这段代码通过汇编指令 `addl` 实现了原子性增加操作。`LOCK` 关键字确保了操作的原子性，防止其他 CPU 中断。`"addl %1 %0"` 表示将寄存器中的 `i` 值加到 `v->counter` 的值上。`"ir" (i)` 指示 `i` 是直接操作数，而 `m" (v->counter)` 指示 `v->counter` 是内存单元。

3. **示例分析三**：`__asm__ __volatile__("rep ; movsl\n\t" "testb $2, %b4\n\t" "je 1f\n\t" "movsw\n" "1:\ttestb $1, %b4\n\t" "je 2f\n\t" "movsb\n" "2:");` 这段代码用于复制内存内容，使用 `rep movsl` 指令进行复制操作，跳过已复制的数据块，使用 `testb` 和 `je` 指令检查剩余数据块数量，决定是否进行 `movsw` 或 `movsb` 指令的复制。

通过内联汇编，开发者可以实现高性能的代码片段，同时保持 C 语言的简洁与易读性。正确使用内联汇编可以显着提升程序的运行效率，尤其是在操作系统内核等对性能有极高要求的场景中。