Linux操作系统中x86的内联汇编

Linux 中 x86 的内联汇编

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　　Bharata B. RaoIBM Linux 技术中心，IBM 软件实验室，印度

　　Bharata B. Rao 提供了在 Linux 平台上使用和构造 x86 内联汇编的概括性介绍。他介绍了内联汇编及其各种用法的基础知识，提供了一些基本的内联汇编编码指导，并解释了在 Linux 内核中内联汇编代码的一些实例。

　　如果您是 Linux 内核的开发人员，您会发现自己经常要对与体系结构高度相关的功能进行编码或优化代码路径。您很可能是通过将汇编语言指令插入到 C 语句的中间（又称为内联汇编的一种方法）来执行这些任务的。让我们看一下 Linux 中内联汇编的特定用法。（我们将讨论限制在 IA32 汇编。）

　　GNU 汇编程序简述

　　让我们首先看一下 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。（该列表肯定不完整；只包括了与内联汇编相关的那些规则。）

　　寄存器命名

　　寄存器名称有 % 前缀。即，如果必须使用 eax，它应该用作 %eax.

　　源操作数和目的操作数的顺序

　　在所有指令中，先是源操作数，然后才是目的操作数。这与将源操作数放在目的操作数之后的 Intel 语法不同。

　　mov %eax， %ebx， transfers the contents of eax to ebx.

　　作数大小

　　根据操作数是字节 （byte）、字 （word） 还是长型 （long），指令的后缀可以是 b、w 或 l.这并不是强制性的；GCC 会尝试通过读取操作数来提供相应的后缀。但手工指定后缀可以改善代码的可读性，并可以消除编译器猜测不正确的可能性。

　　movb %al， %bl ―― Byte move

　　movw %ax， %bx ―― Word move

　　movl %eax， %ebx ―― Longword move

　　立即操作数

　　通过使用 $ 指定直接操作数。

　　movl $0xffff， %eax ―― will move the value of 0xffff into eax register.

　　间接内存引用

　　任何对内存的间接引用都是通过使用 （ ） 来完成的。

　　movb （%esi）， %al ―― will transfer the byte in the memory

　　pointed by esi into al

　　register

　　内联汇编

　　GCC 为内联汇编提供特殊结构，它具有以下格式：

　　GCG 的 "asm" 结构

　　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：

　　内联汇编的基本要素

　　{

　　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。