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本篇內(nèi)容主要講解“什么是asm格式”,感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷,實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“什么是asm格式”吧!
asm [volatile] ("匯編指令")
鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)
所有指令,必須用雙引號包裹起來;
超過一條指令,必須用\n分隔符進(jìn)行分割,為了排版,一般會加上\t;
多條匯編指令,可以寫在一行,也可以寫在多行;
關(guān)鍵字 asm 可以使用 asm 來替換;
volatile 是可選的,編譯器有可能對匯編代碼進(jìn)行優(yōu)化,使用 volatile 關(guān)鍵字之后,告訴編譯器不要優(yōu)化手寫的內(nèi)聯(lián)匯編代碼。
#include <stdio.h> int main() { asm ("nop"); printf("hello\n"); asm ("nop\n\tnop\n\t" "nop"); return 0; }
注意:C語言中會自動把兩個連續(xù)的字符串字面量拼接成一個,所以"nop\n\tnop\n\t" "nop"這兩個字符串會自動拼接成一個字符串。
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test1.s test1.c
test1.s 中內(nèi)容如下(只貼出了內(nèi)聯(lián)匯編代碼相關(guān)部分的代碼):
#APP # 5 "test1.c" 1 nop # 0 "" 2 #NO_APP // 這里是 printf 語句生成的代碼。 #APP # 7 "test1.c" 1 nop nop nop # 0 "" 2 #NO_APP
可以看到,內(nèi)聯(lián)匯編代碼被兩個注釋(#APP ... #NO_APP)包裹起來。在源碼中嵌入了兩個匯編代碼,因此可以看到 gcc 編譯器生成的匯編代碼中包含了這兩部分代碼。
這 2 部分嵌入的匯編代碼都是空指令 nop,沒有什么意義。
在 C 代碼中嵌入?yún)R編指令,目的是用來計算,或者執(zhí)行一定的功能,下面我們就來看一下,如何在內(nèi)聯(lián)匯編指令中,操作全局變量。
#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; }
關(guān)于匯編指令中編譯器的基本知識:
eax, ebx 都是 x86 平臺中的寄存器(32位),在基本asm格式中,寄存器的前面必須加上百分號%。
32 位的寄存器 eax 可以當(dāng)做 16 位來使用(ax),或者當(dāng)做 8 位來使用(ah, al),本文只會按照 32 位來使用。
代碼說明:
movl a, %eax // 把變量a的值復(fù)制到 %eax 寄存器中;
addl b, %eax // 把變量 b 的值 與 %eax 寄存器中的值(a)相加,結(jié)果放在 %eax 寄存器中;
movl %eax, c // 把 %eax 寄存器中的值復(fù)制到變量 c 中;
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test2.s test2.c
test2.s 內(nèi)容如下(只貼出與內(nèi)聯(lián)匯編代碼相關(guān)部分):
#APP # 9 "test2.c" 1 movl a, %eax addl b, %eax movl %eax, c # 0 "" 2 #NO_APP
可以看到,在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,可以直接使用全局變量 a, b 的名稱來操作。執(zhí)行 test2,可以得到正確的結(jié)果。
思考一個問題:為什么在匯編代碼中,可以使用變量a, b, c?
查看 test2.s 中內(nèi)聯(lián)匯編代碼之前的部分,可以看到:
.file "test2.c" .globl a .data .align 4 .type a, @object .size a, 4 a: .long 1 .globl b .align 4 .type b, @object .size b, 4 b: .long 2 .comm c,4,4
變量 a, b 被 .globl 修飾,c 被 .comm 修飾,相當(dāng)于是把它們導(dǎo)出為全局的,所以可以在匯編代碼中使用。
那么問題來了:如果是一個局部變量,在匯編代代碼中就不會用 .globl 導(dǎo)出,此時在內(nèi)聯(lián)匯編指令中,還可以直接使用嗎?
眼見為實(shí),我們把這 3 個變量放到 main 函數(shù)的內(nèi)部,作為局部變量來試一下。
#include <stdio.h> int main() { int a = 1; int b = 2; int c; asm("movl a, %eax\n\t" "addl b, %eax\n\t" "movl %eax, c"); printf("c = %d \n", c); return 0; }
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test3.s test3.c
在 test3.s 中可以看到?jīng)]有 a, b, c 的導(dǎo)出符號,a 和 b 沒有其他地方使用,因此直接把他們的數(shù)值復(fù)制到??臻g中了:
movl $1, -20(%ebp) movl $2, -16(%ebp)
我們來嘗試編譯成可執(zhí)行程序:
$ gcc -m32 -o test3 test3.c /tmp/ccuY0TOB.o: In function `main': test3.c:(.text+0x20): undefined reference to `a' test3.c:(.text+0x26): undefined reference to `b' test3.c:(.text+0x2b): undefined reference to `c' collect2: error: ld returned 1 exit status
編譯報錯:找不到對 a,b,c 的引用!那該怎么辦,才能使用局部變量呢?擴(kuò)展 asm 格式!
asm [volatile] ("匯編指令" : "輸出操作數(shù)列表" : "輸入操作數(shù)列表" : "改動的寄存器")
格式說明
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匯編指令:與基本asm格式相同;
輸出操作數(shù)列表:匯編代碼如何把處理結(jié)果傳遞到 C 代碼中;
輸入操作數(shù)列表:C 代碼如何把數(shù)據(jù)傳遞給內(nèi)聯(lián)匯編代碼;
改動的寄存器:告訴編譯器,在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,我們使用了哪些寄存器;
“改動的寄存器”可以省略,此時最后一個冒號可以不要,但是前面的冒號必須保留,即使輸出/輸入操作數(shù)列表為空。
關(guān)于“改動的寄存器”再解釋一下:gcc 在編譯 C 代碼的時候,需要使用一系列寄存器;我們手寫的內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,也使用了一些寄存器。
為了通知編譯器,讓它知道: 在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中有哪些寄存器被我們用戶使用了,可以在這里列舉出來,這樣的話,gcc 就會避免使用這些列舉出的寄存器
在系統(tǒng)中,存儲變量的地方就2個:寄存器和內(nèi)存。因此,告訴內(nèi)聯(lián)匯編代碼輸出和輸入操作數(shù),其實(shí)就是告訴它:
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向哪些寄存器或內(nèi)存地址輸出結(jié)果;
從哪些寄存器或內(nèi)存地址讀取輸入數(shù)據(jù);
這個過程也要滿足一定的格式:
"[輸出修飾符]約束"(寄存器或內(nèi)存地址)
就是通過不同的字符,來告訴編譯器使用哪些寄存器,或者內(nèi)存地址。包括下面這些字符:
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: 使用變量的內(nèi)存位置;
先記住這幾個就夠用了,其他的約束選項(xiàng)還有:D, S, q, A, f, t, u等等,需要的時候再查看文檔。
顧名思義,它使用來修飾輸出的,對輸出寄存器或內(nèi)存地址提供額外的說明,包括下面4個修飾符:
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+:被修飾的操作數(shù)可以讀取,可以寫入;
=:被修飾的操作數(shù)只能寫入;
%:被修飾的操作數(shù)可以和下一個操作數(shù)互換;
&:在內(nèi)聯(lián)函數(shù)完成之前,可以刪除或者重新使用被修飾的操作數(shù);
語言描述比較抽象,直接看例子!
#include <stdio.h> int main() { int data1 = 1; int data2 = 2; int data3; asm("movl %%ebx, %%eax\n\t" "addl %%ecx, %%eax" : "=a"(data3) : "b"(data1),"c"(data2)); printf("data3 = %d \n", data3); return 0; }
有 2 個地方需要注意一下?。?/p>
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在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,沒有聲明“改動的寄存器”列表,也就是說可以省略掉(前面的冒號也不需要);
擴(kuò)展asm格式中,寄存器前面必須寫 2 個%;
代碼解釋:
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"b"(data1),"c"(data2) ==> 把變量 data1 復(fù)制到寄存器 %ebx,變量 data2 復(fù)制到寄存器 %ecx。這樣,內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,就可以通過這兩個寄存器來操作這兩個數(shù)了;
"=a"(data3) ==> 把處理結(jié)果放在寄存器 %eax 中,然后復(fù)制給變量data3。前面的修飾符等號意思是:會寫入往 %eax 中寫入數(shù)據(jù),不會從中讀取數(shù)據(jù);
通過上面的這種格式,內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,就可以使用指定的寄存器來操作局部變量了,稍后將會看到局部變量是如何從經(jīng)過??臻g,復(fù)制到寄存器中的。
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test4.s test4.c
匯編代碼 test4.s 如下:
movl $1, -20(%ebp) movl $2, -16(%ebp) movl -20(%ebp), %eax movl -16(%ebp), %edx movl %eax, %ebx movl %edx, %ecx #APP # 10 "test4.c" 1 movl %ebx, %eax addl %ecx, %eax # 0 "" 2 #NO_APP movl %eax, -12(%ebp)
可以看到,在進(jìn)入手寫的內(nèi)聯(lián)匯編代碼之前:
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把數(shù)字 1 通過??臻g(-20(%ebp)),復(fù)制到寄存器 %eax,再復(fù)制到寄存器 %ebx;
把數(shù)字 2 通過??臻g(-16(%ebp)),復(fù)制到寄存器 %edx,再復(fù)制到寄存器 %ecx;
這 2 個操作正是對應(yīng)了內(nèi)聯(lián)匯編代碼中的“輸入操作數(shù)列表”部分:"b"(data1),"c"(data2)。
在內(nèi)聯(lián)匯編代碼之后(#NO_APP 之后),把 %eax 寄存器中的值復(fù)制到棧中的 -12(%ebp) 位置,這個位置正是局部變量 data3 所在的位置,這樣就完成了輸出操作。
在 test4.c 中,我們沒有聲明改動的寄存器,所以編譯器可以任意選擇使用哪些寄存器。從生成的匯編代碼 test4.s 中可以看到,gcc 使用了 %edx 寄存器。
那么我們來測試一下:告訴 gcc 不要使用 %edx 寄存器。
#include <stdio.h> int main() { int data1 = 1; int data2 = 2; int data3; asm("movl %%ebx, %%eax\n\t" "addl %%ecx, %%eax" : "=a"(data3) : "b"(data1),"c"(data2) : "%edx"); printf("data3 = %d \n", data3); return 0; }
代碼中,asm 指令最后部分 "%edx" ,就是用來告訴 gcc 編譯器:在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,我們會使用到 %edx 寄存器,你就不要用它了。
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test5.s test5.c
來看一下生成的匯編代碼 test5.s:
movl $1, -20(%ebp) movl $2, -16(%ebp) movl -20(%ebp), %eax movl -16(%ebp), %ecx movl %eax, %ebx #APP # 10 "test5.c" 1 movl %ebx, %eax addl %ecx, %eax # 0 "" 2 #NO_APP movl %eax, -12(%ebp)
可以看到,在內(nèi)聯(lián)匯編代碼之前,gcc 沒有選擇使用寄存器 %edx。
在上面的示例中,只使用了 2 個寄存器來操作 2 個局部變量,如果操作數(shù)有很多,那么在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中去寫每個寄存器的名稱,就顯得很不方便。
因此,擴(kuò)展 asm 格式為我們提供了另一種偷懶的方法,來使用輸出和輸入操作數(shù)列表中的寄存器:占位符!
占位符有點(diǎn)類似于批處理腳本中,利用 2...來引用輸入?yún)?shù)一樣,內(nèi)聯(lián)匯編代碼中的占位符,從輸出操作數(shù)列表中的寄存器開始從 0 編號,一直編號到輸入操作數(shù)列表中的所有寄存器。
還是看例子比較直接!
#include <stdio.h> int main() { int data1 = 1; int data2 = 2; int data3; asm("addl %1, %2\n\t" "movl %2, %0" : "=r"(data3) : "r"(data1),"r"(data2)); printf("data3 = %d \n", data3); return 0; }
代碼說明:
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輸出操作數(shù)列表"=r"(data3):約束使用字符 r, 也就是說不指定寄存器,由編譯器來選擇使用哪個寄存器來存儲結(jié)果,最后復(fù)制到局部變量 data3中;
輸入操作數(shù)列表"r"(data1),"r"(data2):約束字符r, 不指定寄存器,由編譯器來選擇使用哪 2 個寄存器來接收局部變量 data1 和 data2;
輸出操作數(shù)列表中只需要一個寄存器,因此在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中的 %0 就代表這個寄存器(即:從 0 開始計數(shù));
輸入操作數(shù)列表中有 2 個寄存器,因此在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中的 %1 和 %2 就代表這 2 個寄存器(即:從輸出操作數(shù)列表的最后一個寄存器開始順序計數(shù));
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test6.s test6.c
匯編代碼如下 test6.s:
movl $1, -20(%ebp) movl $2, -16(%ebp) movl -20(%ebp), %eax movl -16(%ebp), %edx #APP # 10 "test6.c" 1 addl %eax, %edx movl %edx, %eax # 0 "" 2 #NO_APP movl %eax, -12(%ebp)
可以看到,gcc 編譯器選擇了 %eax 來存儲局部變量 data1,%edx 來存儲局部變量 data2 ,然后操作結(jié)果也存儲在 %eax 寄存器中。
是不是感覺這樣操作就方便多了?不用我們來指定使用哪些寄存器,直接交給編譯器來選擇。
在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,使用 %0、%1 、%2 這樣的占位符來使用寄存器。
別急,如果您覺得使用編號還是麻煩,容易出錯,還有另一個更方便的操作:擴(kuò)展 asm 格式還允許給這些占位符重命名,也就是給每一個寄存器起一個別名,然后在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中使用別名來操作寄存器。
還是看代碼!
#include <stdio.h> int main() { int data1 = 1; int data2 = 2; int data3; asm("addl %[v1], %[v2]\n\t" "movl %[v2], %[v3]" : [v3]"=r"(data3) : [v1]"r"(data1),[v2]"r"(data2)); printf("data3 = %d \n", data3); return 0; }
代碼說明:
鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)
輸出操作數(shù)列表:給寄存器(gcc 編譯器選擇的)取了一個別名 v3;
輸入操作數(shù)列表:給寄存器(gcc 編譯器選擇的)取了一個別名 v1 和 v2;
起立別名之后,在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中就可以直接使用這些別名( %[v1], %[v2], %[v3])來操作數(shù)據(jù)了。
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test7.s test7.c
再來看一下生成的匯編代碼 test7.s:
movl $1, -20(%ebp) movl $2, -16(%ebp) movl -20(%ebp), %eax movl -16(%ebp), %edx #APP # 10 "test7.c" 1 addl %eax, %edx movl %edx, %eax # 0 "" 2 #NO_APP movl %eax, -12(%ebp)
這部分的匯編代碼與 test6.s 中完全一樣!
在以上的示例中,輸出操作數(shù)列表和輸入操作數(shù)列表部分,使用的都是寄存器(約束字符:a, b, c, d, r等等)。
我們可以指定使用哪個寄存器,也可以交給編譯器來選擇使用哪些寄存器,通過寄存器來操作數(shù)據(jù),速度會更快一些。
如果我們愿意的話,也可以直接使用變量的內(nèi)存地址來操作變量,此時就需要使用約束字符 m。
#include <stdio.h> int main() { int data1 = 1; int data2 = 2; int data3; asm("movl %1, %%eax\n\t" "addl %2, %%eax\n\t" "movl %%eax, %0" : "=m"(data3) : "m"(data1),"m"(data2)); printf("data3 = %d \n", data3); return 0; }
代碼說明:
鴻蒙官方戰(zhàn)略合作共建——HarmonyOS技術(shù)社區(qū)
輸出操作數(shù)列表 "=m"(data3):直接使用變量 data3 的內(nèi)存地址;
輸入操作數(shù)列表 "m"(data1),"m"(data2):直接使用變量 data1, data2 的內(nèi)存地址;
在內(nèi)聯(lián)匯編代碼中,因?yàn)樾枰M(jìn)行相加計算,因此需要使用一個寄存器(%eax),計算這個環(huán)節(jié)是肯定需要寄存器的。
在操作那些內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)時,使用的仍然是按順序編號的占位符。
生成匯編代碼指令:
gcc -m32 -S -o test8.s test8.c
生成的匯編代碼如下 test8.s:
movl $1, -24(%ebp) movl $2, -20(%ebp) #APP # 10 "test8.c" 1 movl -24(%ebp), %eax addl -20(%ebp), %eax movl %eax, -16(%ebp) # 0 "" 2 #NO_APP movl -16(%ebp), %eax
可以看到:在進(jìn)入內(nèi)聯(lián)匯編代碼之前,把 data1 和 data2 的值放在了棧中,然后直接把棧中的數(shù)據(jù)與寄存器 %eax 進(jìn)行操作,最后再把操作結(jié)果(%eax),復(fù)制到棧中 data3 的位置(-16(%ebp))。
到此,相信大家對“什么是asm格式”有了更深的了解,不妨來實(shí)際操作一番吧!這里是億速云網(wǎng)站,更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢,關(guān)注我們,繼續(xù)學(xué)習(xí)!
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