GCC 内联汇编

LINUX下的汇编入门

AT&T风格汇编和GCC风格汇编

汇编代码的调试

前面写了三篇,是自我摸索三篇,摸着石头过河,有些或许是错误的细节,不必在意! 今天我们直接用GCC编译C语言代码,且在C语言里面内嵌AT&T风格的汇编! 前三篇大家了解即可,我们重点放在内嵌汇编里,简单快捷舒服!

GCC支持在C/C++代码中嵌入汇编代码，这些汇编代码被称作GCC Inline ASM——GCC内联汇编。

这是一个非常有用的功能，有利于我们将一些C/C++语法无法表达的指令直接潜入C/C++代码中，另外也允许我们直接写C/C++代码中使用汇编编写简洁高效的代码。其实为了装逼和护城河!

gcc 编译器支持 2 种形式的内联 asm 代码：

基本 asm 格式：不支持操作数；

扩展 asm 格式：支持操作数；

1. 语法规则

asm [volatile] ("汇编指令")

所有指令，必须用双引号包裹起来；

超过一条指令，必须用\n分隔符进行分割，为了排版，一般会加上\t；

多条汇编指令，可以写在一行，也可以写在多行；

关键字 asm 可以使用 asm 来替换；

volatile 是可选的，编译器有可能对汇编代码进行优化，使用 volatile 关键字之后，告诉编译器不要优化手写的内联汇编代码。

基本内联汇编的格式是

__asm__ __volatile__("Instruction List");

可选风格有比较多种,不过测试了下就下面代码的风格支持得好,

每行汇编命令要加冒号和\N\T 确实麻烦. 不过可以使用软件前后追加特定符号就行了.

下面是基本格式不支持操作数,它必须使用全局变量,这限制太麻烦了

#include <stdio.h>int a = 1;
int b = 2;
int c;int main()
{asm volatile ("movl a, %eax\n\t""addl b, %eax\n\t""movl %eax, c");printf("c = %d \n", c);return 0;
}

其实汇编内嵌相当于调用个C函数而已,不过这C函数是汇编函数而已

#include <stdio.h>int main()
{int data1 = 1;int data2 = 2;int data3;asm volatile("movl %%ebx, %%eax\n\t""addl %%ecx, %%eax": "=a"(data3) : "b"(data1),"c"(data2)
);/*asm [volatile] ("汇编指令\n\t" : "输出操作数列表" : "输入操作数列表" : "改动的寄存器")*/printf("data3 = %d \n", data3);return 0;
}

这里必须使用扩展ASM格式,才能不使用全局变量当作参数传入汇编函数里

所以汇编命令寄存器要多个%号 "movl %%ebx,%%eax" 把EBX的值覆盖进EAX里.

所有汇编命令结束后最后个小挂号前开始定义我们的函数参数
第一个冒开始是输出参数 :"=a"(data3)
第二个冒号开始是输入参数有多个参数用逗号分隔
第三个冒号是不要优化寄存器列表

其中 :"=a"(data3) 的 data3 是C的变量用小挂号保护起来, 前面的=A
叫做"修饰符"

对输出寄存器或内存地址提供额外的说明，包括下面4个修饰符：

+：被修饰的操作数可以读取，可以写入；

=：被修饰的操作数只能写入；

%：被修饰的操作数可以和下一个操作数互换；

&：在内联函数完成之前，可以删除或者重新使用被修饰的操作数；

其中A 使用寄存器的别名 "=a" 表示只能写A的寄出器(EAX)
通俗讲下面的叫约束

a: 使用 eax/ax/al 寄存器；

b: 使用 ebx/bx/bl 寄存器；

c: 使用 ecx/cx/cl 寄存器；

d: 使用 edx/dx/dl 寄存器；

r: 使用任何可用的通用寄存器；

m: 使用变量的内存位置；

b(data1)表示 data1变量的值复制到B寄出器里

在内联汇编代码中，没有声明“改动的寄存器”列表，也就是说可以省略掉(前面的冒号也不需要)；

使用占位符来代替寄存器名称

如果操作数有很多，那么在内联汇编代码中去写每个寄存器的名称，就显得很不方便。占位符有点类似于批处理脚本中，利用 2...来引用输入参数一样，内联汇编代码中的占位符，从输出操作数列表中的寄存器开始从 0 编号，一直编号到输入操作数列表中的所有寄存器。

#include <stdio.h>
int main()
{int data1 = 1;int data2 = 2;int data3;asm(        "movl %1, %%eax\n\t""addl %2, %0": "=r"(data3) : "r"(data1),"r"(data2)         );printf("data3 = %d \n", data3);return 0;
}

%0 是输入参数依次是两个输入参数 %1 %2

内联汇编的C语言正常编译就好了

[root@dsmart=>LINUX_ASM]$gcc main_add.c -o main.add.exe
[root@dsmart=>LINUX_ASM]$./main.add.exe 
data3 = 3

我们可以查看下GCC 汇编的代码

[root@dsmart=>LINUX_ASM]$gcc -S main_add.c -o main_add.asm[root@dsmart=>LINUX_ASM]$vim main_add.asm

下面是我们GCC把MAIN_ADD.C全部翻译成了汇编代码,而我们重点的内嵌汇编用蓝色注解#APP----#NOAPP 范围内

        .file   "main_add.c".section        .rodata
.LC0:.string "data3 = %d \n".text.globl  main.type   main, @function
main:
.LFB0:.cfi_startprocpushq   %rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset 6, -16movq    %rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register 6subq    $16, %rspmovl    $1, -4(%rbp)movl    $2, -8(%rbp)movl    -4(%rbp), %eaxmovl    -8(%rbp), %edx
#APP
# 9 "main_add.c" 1movl %eax, %eaxaddl %edx, %eax# 0 "" 2
#NO_APPmovl    %eax, -12(%rbp)movl    -12(%rbp), %eaxmovl    %eax, %esimovl    $.LC0, %edimovl    $0, %eaxcall    printfmovl    $0, %eaxleave.cfi_def_cfa 7, 8ret.cfi_endproc
.LFE0:.size   main, .-main.ident  "GCC: (GNU) 5.5.0"                      .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

里面这段代码不是%1了,被具体替换成了寄出器名.

这段是C语言调用汇编函数进行参数压栈操作,分别把参数1,2压入栈底

        movl    $1, -4(%rbp)        movl    $2, -8(%rbp)        movl    -4(%rbp), %eax        movl    -8(%rbp), %edx

rsp : 栈指针寄存器，指向栈顶
rbp : 栈基址寄存器，指向栈底

返回参数:

        movl    %eax, -12(%rbp)        movl    -12(%rbp), %eax

把结果压入栈底 -12位置,然后出栈把RBP栈的值返回给EAX

好像这有点多余
下面准备调用PRINTF函数edi : 函数参数
rsi/esi : 函数参数

下面我们进行O3优化下看

[root@dsmart=>LINUX_ASM]$gcc main_add.c -S -O3 -o main_add.asm

代码确实少了些

        .file   "main_add.c"        .section        .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1.LC0:        .string "data3 = %d \n"        .section        .text.unlikely,"ax",@progbits.LCOLDB1:        .section        .text.startup,"ax",@progbits.LHOTB1:        .p2align 4,,15        .globl  main        .type   main, @functionmain:.LFB11:        .cfi_startproc        subq    $8, %rsp        .cfi_def_cfa_offset 16        movl    $2, %esi        movl    $1, %eax#APP# 9 "main_add.c" 1        movl %eax, %eax        addl %esi, %esi
# 0 "" 2#NO_APP        movl    $.LC0, %edi        xorl    %eax, %eax        call    printf        xorl    %eax, %eax        addq    $8, %rsp        .cfi_def_cfa_offset 8        ret        .cfi_endproc.LFE11:        .size   main, .-main        .section        .text.unlikely.LCOLDE1:        .section        .text.startup.LHOTE1:        .ident  "GCC: (GNU) 5.5.0"        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits