史丹利部落格: C語言裏嵌入組合語言

2008年8月27日星期三

C語言裏嵌入組合語言

C下的inline組語
在C語言中嵌入組語的程式碼加個__asm__("asm code");

__asm__(
    "movl $1,%eax\n\t" // SYS_exit
    "xor %ebx,%ebx\n\t"
    "int $0x80"
);

注意quote 與\n\t的位置 \n\t是因為gcc其實根據這些與其它c code產生一個.s檔 \n\t只是在.s檔產生newline與tab這在每一行都要除了最後一行不用另外inline assembly的通式是

__asm__(asm statements : outputs : inputs : clobber);

通式有兩個重要的概念，一個是可以和C程式傳變數來溝通，另外如果我們指定了eax ebx...等register，則這下可完了，如果其他的C code 也正在用eax ebx，則compiler必須先把這些值推進stack才能跑你的asm code，所以我們可以不特別指定register，讓gcc自動作register運用的最佳化。其實這是其他mips和其他CPU的作法，別種CPU的register命名沒 eax, ebx.....這麼死與囉唆， $1 $2 $3...就搞定，還可以換來換去很有彈性。這個通式就是在做這樣的事，請看一個例子

int main (void) {
      int operand1, operand2, sum, accumulator;
   
      operand1 = rand (); operand2 = rand ();
     
      __asm__ ("movl %1, %0\n\t"
              "addl %2, %0"
        : "=r" (sum)   /* output operands */
        : "r" (operand1), "r" (operand2) /* input operands */
        : "0");    /* clobbered operands */
     
      accumulator = sum;
     
      __asm__ ("addl %1, %0\n\t"
        "addl %2, %0"
        : "=r" (accumulator)
        : "0" (accumulator), "g" (operand1), "r" (operand2)
        : "0");
      return accumulator;
}

第一個__asm__是說input的東西把operand1(C的變數)放到r，也就是%1， operand2(C的變數)放到r，也就是%2，然後執行assembly code的 movl與addl，然後結果放到sum(C的變數)=r 也就是%0，在這邊我們沒有指定eax ebx，只是很單純的%0 %1 %2 r。 %0 %1 %2 分別對應了output r， input r， input r， %0 %1 %2.....會先對應output裡的register，再對應input裡的register，就是它們出現的順序。 gcc會幫我們最佳化register的使用。 clobbered operands是一堆registers，我們告訴gcc說這些registers的值已經被暴力的摧毀(被改變了)，你要重新考慮它們的合法性才行，在這邊0就是%0，gcc會特別照顧一下它所選的%0的值。有一些規則要說明

r, g, 0這些東西叫constraints(限制的意思)，每一個符號有特殊意義代表這個暫存器必需是什麼型式的(暫存器有通用暫存器，符點運算暫存器， cpu指令有的允許直接對memory做運算，有的不準等等條件的暫存器， r代表通用型暫存器)。

output operand前一定要有個"="表示這個constraint是read-ony， "="叫constraint modifier。

input output operands後一定要跟著相對應的C 變數的參數，這是給asm的參數。

如果statement裡真要指定register要多加個%變成%%eax

通用constraints

I, J, K .... P 是根據不同cpu可以做不同的解釋來表示一個範圍的立即定址整數
Q, R, S .... U
0, 1, 2 .... 相對於assembly statement裡的%0 %1 %2 ....
a, b, c .... f 可以根據不同cpu可以做不同定義的registers

m  表示這是一個memory的operand  例如mov eax, data中的data

p  合法的記憶體位址
r  一般通用型register
g  任何的通用型register, memory operand, 立即定址的整數

constraints在386上有
a        eax
b        ebx
c        ecx
d        edx
S        esi
D        edi
I        表示只有constant value (0 to 31)才行

r        可以是eax ebx ecx edx esi edi
q        可以是eax ebx ecx edx
g        eax, ebx, ecx, edx or variable in memory
A        eax and edx combined into a 64-bit integer (use long longs)