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Gcc嵌入式匯編 在Linux的源代碼中，有很多C語言的函數(shù)中嵌入一段匯編語言程序段，這就是gcc提供的“asm”功能，例如在include/asm-i386/system.h中定義的，讀控制寄存器CR0的一個(gè)宏read_cr0()： #define read_cr0() ({ \ unsigned int __dummy; \ __asm__(
\ "movl %%cr0,%0\n\t"
\ :"=r" (__dummy));
\ __dummy; \ }) 這種形式看起來比較陌生，這是因?yàn)檫@不是標(biāo)準(zhǔn)C所定義的形式，而是gcc 對(duì)C語言的擴(kuò)充。其中__dummy為C函數(shù)所定義的變量；關(guān)鍵詞__asm__表示匯編代碼的開始。括弧中第一個(gè)引號(hào)中為匯編指令movl，緊接著有一個(gè)冒號(hào)，這種形式閱讀起來比較復(fù)雜。 一般而言，嵌入式匯編語言片段比單純的匯編語言代碼要復(fù)雜得多，因?yàn)檫@里存在怎樣分配和使用寄存器，以及把C代碼中的變量應(yīng)該存放在哪個(gè)寄存器中。為了達(dá)到這個(gè)目的，就必須對(duì)一般的C語言進(jìn)行擴(kuò)充，增加對(duì)編譯器的指導(dǎo)作用，因此，嵌入式匯編看起來晦澀而難以讀懂。 1. 嵌入式匯編的一般形式： __asm__ __volatile__
("<asm routine>" : output : input : modify); 其中，__asm__表示匯編代碼的開始，其后可以跟__volatile__（這是可選項(xiàng)），其含義是避免“asm”指令被刪除、移動(dòng)或組合；然后就是小括弧，括弧中的內(nèi)容是我們介紹的重點(diǎn)： ·
"<asm routine>"為匯編指令部分，例如，"movl
%%cr0,%0\n\t"。數(shù)字前加前綴“％“，如％1，％2等表示使用寄存器的樣板操作數(shù)?？梢允褂玫牟僮鲾?shù)總數(shù)取決于具體CPU中通用寄存器的數(shù)量，如Intel可以有8個(gè)。指令中有幾個(gè)操作數(shù)，就說明有幾個(gè)變量需要與寄存器結(jié)合，由gcc在編譯時(shí)根據(jù)后面輸出部分和輸入部分的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的處理。由于這些樣板操作數(shù)的前綴使用了”％“，因此，在用到具體的寄存器時(shí)就在前面加兩個(gè)“％”，如%%cr0。 ·
輸出部分（output），用以規(guī)定對(duì)輸出變量（目標(biāo)操作數(shù)）如何與寄存器結(jié)合的約束（constraint）,輸出部分可以有多個(gè)約束，互相以逗號(hào)分開。每個(gè)約束以“＝”開頭，接著用一個(gè)字母來表示操作數(shù)的類型，然后是關(guān)于變量結(jié)合的約束。例如，上例中： :"=r" (__dummy) “＝r”表示相應(yīng)的目標(biāo)操作數(shù)（指令部分的%0）可以使用任何一個(gè)通用寄存器，并且變量__dummy 存放在這個(gè)寄存器中，但如果是： ：“＝m”（__dummy） “＝m”就表示相應(yīng)的目標(biāo)操作數(shù)是存放在內(nèi)存單元__dummy中。 表示約束條件的字母很多，表 2－5 給出幾個(gè)主要的約束字母及其含義： 表2.5 主要的約束字母及其含義
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輸入部分（Input）：輸入部分與輸出部分相似，但沒有“＝”。如果輸入部分一個(gè)操作數(shù)所要求使用的寄存器，與前面輸出部分某個(gè)約束所要求的是同一個(gè)寄存器，那就把對(duì)應(yīng)操作數(shù)的編號(hào)（如“1”，“2”等）放在約束條件中，在后面的例子中，我們會(huì)看到這種情況。 ·
修改部分（modify）:這部分常常以“memory”為約束條件，以表示操作完成后內(nèi)存中的內(nèi)容已有改變，如果原來某個(gè)寄存器的內(nèi)容來自內(nèi)存，那么現(xiàn)在內(nèi)存中這個(gè)單元的內(nèi)容已經(jīng)改變。 注意，指令部分為必選項(xiàng)，而輸入部分、輸出部分及修改部分為可選項(xiàng)，當(dāng)輸入部分存在，而輸出部分不存在時(shí)，分號(hào)“：“要保留，當(dāng)“memory”存在時(shí)，三個(gè)分號(hào)都要保留，例如system.h中的宏定義__cli()： #define __cli() __asm__
__volatile__("cli": : :"memory") 2. Linux源代碼中嵌入式匯編舉例 Linux源代碼中，在arch目錄下的.h和.c文件中，很多文件都涉及嵌入式匯編，下面以system.h中的C函數(shù)為例，說明嵌入式匯編的應(yīng)用。 （1）簡(jiǎn)單應(yīng)用 #define __save_flags(x) __asm__ __volatile__("pushfl ;
popl %0":"=g" (x): /* no input */) #define
__restore_flags(x) __asm__
__volatile__("pushl %0 ; popfl": /* no output */ :"g" (x):"memory",
"cc") 第一個(gè)宏是保存標(biāo)志寄存器的值，第二個(gè)宏是恢復(fù)標(biāo)志寄存器的值。第一個(gè)宏中的pushfl指令是把標(biāo)志寄存器的值壓棧。而popl是把棧頂?shù)闹担▌倝喝霔５?/span>flags）彈出到x變量中，這個(gè)變量可以存放在一個(gè)寄存器或內(nèi)存中。這樣，你可以很容易地讀懂第二個(gè)宏。 (2) 較復(fù)雜應(yīng)用 static inline unsigned long
get_limit(unsigned long segment) { unsigned long __limit; __asm__("lsll %1,%0" :"=r"
(__limit):"r" (segment)); return __limit+1; } 這是一個(gè)設(shè)置段界限的函數(shù)，匯編代碼段中的輸出參數(shù)為__limit（即%0），輸入?yún)?shù)為segment（即%1）。Lsll是加載段界限的指令，即把segment段描述符中的段界限字段裝入某個(gè)寄存器（這個(gè)寄存器與__limit結(jié)合），函數(shù)返回__limit加1，即段長。 （3）復(fù)雜應(yīng)用 在Linux內(nèi)核代碼中，有關(guān)字符串操作的函數(shù)都是通過嵌入式匯編完成的，因?yàn)閮?nèi)核及用戶程序?qū)ψ址瘮?shù)的調(diào)用非常頻繁，因此，用匯編代碼實(shí)現(xiàn)主要是為了提高效率（當(dāng)然是以犧牲可讀性和可維護(hù)性為代價(jià)的）。在此，我們僅列舉一個(gè)字符串比較函數(shù)strcmp，其代碼在arch/i386／string.h中。 static inline int
strcmp(const char * cs,const char * ct) { int d0, d1; register int __res; __asm__
__volatile__( "1:\tlodsb\n\t" "scasb\n\t" "jne "testb %%al,%%al\n\t" "jne 1b\n\t" "xorl %%eax,%%eax\n\t" "jmp "2:\tsbbl %%eax,%%eax\n\t" "orb $1,%%al\n" "3:" :"=a" (__res), "=&S"
(d0), "=&D" (d1) :"1"
(cs),"2" (ct)); return __res; } 其中的“\n”是換行符，“\t”是tab符，在每條命令的結(jié)束加這兩個(gè)符號(hào)，是為了讓gcc把嵌入式匯編代碼翻譯成一般的匯編代碼時(shí)能夠保證換行和留有一定的空格。例如，上面的嵌入式匯編會(huì)被翻譯成： 1： lodsb //裝入串操作數(shù),即從[esi]傳送到al寄存器，然后esi指向串中下一個(gè)元素 scasb //掃描串操作數(shù)，即從al中減去es:[edi]，不保留結(jié)果，只改變標(biāo)志 jne testb %al
%al jne 1b xorl %eax %eax jmp 2: sbbl %eax %eax orb $1 %al 3: 這段代碼看起來非常熟悉，讀起來也不困難。其中 ·
返回值__res，放在al寄存器中，與%0相結(jié)合； ·
局部變量d0，與％1相結(jié)合，也與輸入部分的cs參數(shù)相對(duì)應(yīng)，也存放在寄存器ESI中，即ESI中存放源字符串的起始地址。 ·
局部變量d1， 與％2相結(jié)合，也與輸入部分的ct參數(shù)相對(duì)應(yīng)，也存放在寄存器EDI中，即EDI中存放目的字符串的起始地址。 通過對(duì)這段代碼的分析我們應(yīng)當(dāng)體會(huì)到，萬變不利其本，嵌入式匯編與一般匯編的區(qū)別僅僅是形式，本質(zhì)依然不變。因此，全面掌握Intel 386 匯編指令乃突破閱讀低層代碼之根本。 |
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