第 9 章 GCC问题

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9.1. GCC内联汇编
9.2. GCC优化问题

9.1. GCC内联汇编

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。

 1.基本内联汇编

 GCC中基本的内联汇编非常易懂,我们先来看两个简单的例子:

 __asm__("movl %esp,%eax"); // 看起来很熟悉吧!

 或者是

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

 或

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

 基本内联汇编的格式是

 __asm__ __volatile__("Instruction List");


 1、__asm__

 __asm__是GCC关键字asm的宏定义:

 #define __asm__ asm

 __asm__或asm用来声明一个内联汇编表达式,所以任何一个内联汇编表达式都是以它开头的,是必不可少的。

 2、Instruction List

 Instruction List是汇编指令序列。它可以是空的,比如:__asm__ __volatile__(""); 或__asm__ ("");都是完全合法的内联汇编表达式,只不过这两条语句没有什么意义。但并非所有Instruction List为空的内联汇编表达式都是没有意义的,比如:__asm__ ("":::"memory"); 就非常有意义,它向GCC声明:“我对内存作了改动”,GCC在编译的时候,会将此因素考虑进去。

 我们看一看下面这个例子:

 $ cat example1.c

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 int* __p = (int*)__argc; 

 (*__p) = 9999; 

 //__asm__("":::"memory"); 

 if((*__p) == 9999) 
 return 5; 

 return (*__p); 
 }

 在 这段代码中,那条内联汇编是被注释掉的。在这条内联汇编之前,内存指针__p所指向的内存被赋值为9999,随即在内联汇编之后,一条if语句判断__p 所指向的内存与9999是否相等。很明显,它们是相等的。GCC在优化编译的时候能够很聪明的发现这一点。我们使用下面的命令行对其进行编译:

 $ gcc -O -S example1.c

 选项-O表示优化编译,我们还可以指定优化等级,比如-O2表示优化等级为2;选项-S表示将C/C++源文件编译为汇编文件,文件名和C/C++文件一样,只不过扩展名由.c变为.s。

 我们来查看一下被放在example1.s中的编译结果,我们这里仅仅列出了使用gcc 2.96在redhat 7.3上编译后的相关函数部分汇编代码。为了保持清晰性,无关的其它代码未被列出。

 $ cat example1.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 movl 8(%ebp), %eax # int* __p = (int*)__argc
 movl $9999, (%eax) # (*__p) = 9999 
 movl $5, %eax # return 5
 popl %ebp 
 ret

 参 照一下C源码和编译出的汇编代码,我们会发现汇编代码中,没有if语句相关的代码,而是在赋值语句(*__p)=9999后直接return 5;这是因为GCC认为在(*__p)被赋值之后,在if语句之前没有任何改变(*__p)内容的操作,所以那条if语句的判断条件(*__p) == 9999肯定是为true的,所以GCC就不再生成相关代码,而是直接根据为true的条件生成return 5的汇编代码(GCC使用eax作为保存返回值的寄存器)。

 我们现在将example1.c中内联汇编的注释去掉,重新编译,然后看一下相关的编译结果。

 $ gcc -O -S example1.c

 $ cat example1.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 movl 8(%ebp), %eax # int* __p = (int*)__argc
 movl $9999, (%eax) # (*__p) = 9999
 #APP 

 # __asm__("":::"memory")
 #NO_APP
 cmpl $9999, (%eax) # (*__p) == 9999 ?
 jne .L3 # false 
 movl $5, %eax # true, return 5 
 jmp .L2 
 .p2align 2 
 .L3: 
 movl (%eax), %eax 
 .L2: 
 popl %ebp 
 ret

 由于内联汇编语句__asm__("":::"memory")向GCC声明,在此内联汇编语句出现的位置内存内容可能了改变,所以GCC在编译时就不能像刚才那样处理。这次,GCC老老实实的将if语句生成了汇编代码。

 可能有人会质疑:为什么要使用__asm__("":::"memory")向GCC声明内存发生了变化?明明“Instruction List”是空的,没有任何对内存的操作,这样做只会增加GCC生成汇编代码的数量。

 确 实,那条内联汇编语句没有对内存作任何操作,事实上它确实什么都没有做。但影响内存内容的不仅仅是你当前正在运行的程序。比如,如果你现在正在操作的内存 是一块内存映射,映射的内容是外围I/O设备寄存器。那么操作这块内存的就不仅仅是当前的程序,I/O设备也会去操作这块内存。既然两者都会去操作同一块 内存,那么任何一方在任何时候都不能对这块内存的内容想当然。所以当你使用高级语言C/C++写这类程序的时候,你必须让编译器也能够明白这一点,毕竟高 级语言最终要被编译为汇编代码。

 你可能已经注意到了,这次输出的汇编结果中,有两个符号:#APP和#NO_APP,GCC将内联汇编语 句中"Instruction List"所列出的指令放在#APP和#NO_APP之间,由于__asm__("":::"memory")中“Instruction List”为空,所以#APP和#NO_APP中间也没有任何内容。但我们以后的例子会更加清楚的表现这一点。

 关于为什么内联汇编__asm__("":::"memory")是一条声明内存改变的语句,我们后面会详细讨论。

 刚才我们花了大量的内容来讨论"Instruction List"为空是的情况,但在实际的编程中,"Instruction List"绝大多数情况下都不是空的。它可以有1条或任意多条汇编指令。

 当 在"Instruction List"中有多条指令的时候,你可以在一对引号中列出全部指令,也可以将一条或几条指令放在一对引号中,所有指令放在多对引号中。如果是前者,你可以将 每一条指令放在一行,如果要将多条指令放在一行,则必须用分号(;)或换行符(\n,大多数情况下\n后还要跟一个\t,其中\n是为了换行,\t是为了 空出一个tab宽度的空格)将它们分开。比如:

 __asm__("movl %eax, %ebx 
 sti 
 popl %edi 
 subl %ecx, %ebx"); 

 __asm__("movl %eax, %ebx; sti 
 popl %edi; subl %ecx, %ebx");

 __asm__("movl %eax, %ebx; sti\n\t popl %edi
 subl %ecx, %ebx");

 都是合法的写法。如果你将指令放在多对引号中,则除了最后一对引号之外,前面的所有引号里的最后一条指令之后都要有一个分号(;)或(\n)或(\n\t)。比如:

 __asm__("movl %eax, %ebx 
 sti\n" 
 "popl %edi;" 
 "subl %ecx, %ebx"); 

 __asm__("movl %eax, %ebx; sti\n\t" 
 "popl %edi; subl %ecx, %ebx");

 __asm__("movl %eax, %ebx; sti\n\t popl %edi\n"
 "subl %ecx, %ebx");

 __asm__("movl %eax, %ebx; sti\n\t popl %edi;" "subl %ecx, %ebx");

 都是合法的。

 上述原则可以归结为:

 任意两个指令间要么被分号(;)分开,要么被放在两行; 
 放在两行的方法既可以从通过\n的方法来实现,也可以真正的放在两行; 
 可以使用1对或多对引号,每1对引号里可以放任一多条指令,所有的指令都要被放到引号中。
 在基本内联汇编中,“Instruction List”的书写的格式和你直接在汇编文件中写非内联汇编没有什么不同,你可以在其中定义Label,定义对齐(.align n ),定义段(.section name )。例如:

 __asm__(".align 2\n\t" 
 "movl %eax, %ebx\n\t" 
 "test %ebx, %ecx\n\t" 
 "jne error\n\t" 
 "sti\n\t" 
 "error: popl %edi\n\t" 
 "subl %ecx, %ebx");

 上面例子的格式是Linux内联代码常用的格式,非常整齐。也建议大家都使用这种格式来写内联汇编代码。


 3、__volatile__

 __volatile__是GCC关键字volatile的宏定义:

 #define __volatile__ volatile

 __volatile__ 或volatile是可选的,你可以用它也可以不用它。如果你用了它,则是向GCC声明“不要动我所写的Instruction List,我需要原封不动的保留每一条指令”,否则当你使用了优化选项(-O)进行编译时,GCC将会根据自己的判断决定是否将这个内联汇编表达式中的指 令优化掉。

 那么GCC判断的原则是什么?我不知道(如果有哪位朋友清楚的话,请告诉我)。我试验了一下,发现一条内联汇编语句如果是基本 内联汇编的话(即只有“Instruction List”,没有Input/Output/Clobber的内联汇编,我们后面将会讨论这一点),无论你是否使用__volatile__来修饰, GCC 2.96在优化编译时,都会原封不动的保留内联汇编中的“Instruction List”。但或许我的试验的例子并不充分,所以这一点并不能够得到保证。

 为了保险起见,如果你不想让GCC的优化影响你的内联汇编代码,你最好在前面都加上__volatile__,而不要依赖于编译器的原则,因为即使你非常了解当前编译器的优化原则,你也无法保证这种原则将来不会发生变化。而__volatile__的含义却是恒定的。

 2、带有C/C++表达式的内联汇编

 GCC允许你通过C/C++表达式指定内联汇编中"Instrcuction List"中指令的输入和输出,你甚至可以不关心到底使用哪个寄存器被使用,完全靠GCC来安排和指定。这一点可以让程序员避免去考虑有限的寄存器的使用,也可以提高目标代码的效率。

 我们先来看几个例子:

 __asm__ (" " : : : "memory" ); // 前面提到的

 __asm__ ("mov %%eax, %%ebx" : "=b"(rv) : "a"(foo) : "eax", "ebx");

 __asm__ __volatile__("lidt %0": "=m" (idt_descr));

 __asm__("subl %2,%0\n\t"
 "sbbl %3,%1"
 : "=a" (endlow), "=d" (endhigh)
 : "g" (startlow), "g" (starthigh), "0" (endlow), "1" (endhigh));

 怎么样,有点印象了吧,是不是也有点晕?没关系,下面讨论完之后你就不会再晕了。(当然,也有可能更晕^_^)。讨论开始——

 带有C/C++表达式的内联汇编格式为:

 __asm__ __volatile__("Instruction List" : Output : Input : Clobber/Modify);

 从中我们可以看出它和基本内联汇编的不同之处在于:它多了3个部分(Input,Output,Clobber/Modify)。在括号中的4个部分通过冒号(:)分开。

 这4个部分都不是必须的,任何一个部分都可以为空,其规则为:

 如 果Clobber/Modify为空,则其前面的冒号(:)必须省略。比如__asm__("mov %%eax, %%ebx" : "=b"(foo) : "a"(inp) : )就是非法的写法;而__asm__("mov %%eax, %%ebx" : "=b"(foo) : "a"(inp) )则是正确的。 
 如果Instruction List为空,则Input,Output,Clobber/Modify可以不为空,也可以为空。比如__asm__ ( " " : : : "memory" );和__asm__(" " : : );都是合法的写法。 
 如 果Output,Input,Clobber/Modify都为空,Output,Input之前的冒号(:)既可以省略,也可以不省略。如果都省略,则 此汇编退化为一个基本内联汇编,否则,仍然是一个带有C/C++表达式的内联汇编,此时"Instruction List"中的寄存器写法要遵守相关规定,比如寄存器前必须使用两个百分号(%%),而不是像基本汇编格式一样在寄存器前只使用一个百分号(%)。比如 __asm__( " mov %%eax, %%ebx" : : );__asm__( " mov %%eax, %%ebx" : )和__asm__( " mov %eax, %ebx" )都是正确的写法,而__asm__( " mov %eax, %ebx" : : );__asm__( " mov %eax, %ebx" : )和__asm__( " mov %%eax, %%ebx" )都是错误的写法。 
 如果Input,Clobber/Modify为空,但Output不为空,Input前的冒号(:)既可以省略,也可以不省略。比如 __asm__( " mov %%eax, %%ebx" : "=b"(foo) : );__asm__( " mov %%eax, %%ebx" : "=b"(foo) )都是正确的。 
 如果后面的部分不为空,而前面的部分为空,则前面的冒号(:)都必须保留,否则无法说 明不为空的部分究竟是第几部分。比如, Clobber/Modify,Output为空,而Input不为空,则Clobber/Modify前的冒号必须省略(前面的规则),而Output 前的冒号必须为保留。如果Clobber/Modify不为空,而Input和Output都为空,则Input和Output前的冒号都必须保留。比如 __asm__( " mov %%eax, %%ebx" : : "a"(foo) )和__asm__( " mov %%eax, %%ebx" : : : "ebx" )。
 从上面的规则可以看到另外一个事实,区分一个内联汇编是基本格式的还是带有C/C++表达式格式的,其规则在于在"Instruction List"后是否有冒号(:)的存在,如果没有则是基本格式的,否则,则是带有C/C++表达式格式的。

 两种格式对寄存器语法的要求不同:基本格式要求寄存器前只能使用一个百分号(%),这一点和非内联汇编相同;而带有C/C++表达式格式则要求寄存器前必须使用两个百分号(%%),其原因我们会在后面讨论。

 1. Output

 Output用来指定当前内联汇编语句的输出。我们看一看这个例子:

 __asm__("movl %%cr0, %0": "=a" (cr0));

 这 个内联汇编语句的输出部分为"=r"(cr0),它是一个“操作表达式”,指定了一个输出操作。我们可以很清楚得看到这个输出操作由两部分组成:括号括住 的部分(cr0)和引号引住的部分"=a"。这两部分都是每一个输出操作必不可少的。括号括住的部分是一个C/C++表达式,用来保存内联汇编的一个输出 值,其操作就等于C/C++的相等赋值cr0 = output_value,因此,括号中的输出表达式只能是C/C++的左值表达式,也就是说它只能是一个可以合法的放在C/C++赋值操作中等号(=) 左边的表达式。那么右值output_value从何而来呢?

 答案是引号中的内容,被称作“操作约束”(Operation Constraint),在这个例子中操作约束为"=a",它包含两个约束:等号(=)和字母a,其中等号(=)说明括号中左值表达式cr0是一个 Write-Only的,只能够被作为当前内联汇编的输入,而不能作为输入。而字母a是寄存器EAX / AX / AL的简写,说明cr0的值要从eax寄存器中获取,也就是说cr0 = eax,最终这一点被转化成汇编指令就是movl %eax, address_of_cr0。现在你应该清楚了吧,操作约束中会给出:到底从哪个寄存器传递值给cr0。

 另外,需要特别说明的是,很多 文档都声明,所有输出操作的操作约束必须包含一个等号(=),但GCC的文档中却很清楚的声明,并非如此。因为等号(=)约束说明当前的表达式是一个 Write-Only的,但另外还有一个符号——加号(+)用来说明当前表达式是一个Read-Write的,如果一个操作约束中没有给出这两个符号中的 任何一个,则说明当前表达式是Read-Only的。因为对于输出操作来说,肯定是必须是可写的,而等号(=)和加号(+)都表示可写,只不过加号(+) 同时也表示是可读的。所以对于一个输出操作来说,其操作约束只需要有等号(=)或加号(+)中的任意一个就可以了。

 二者的区别是:等号(=)表示当前操作表达式指定了一个纯粹的输出操作,而加号(+)则表示当前操作表达式不仅仅只是一个输出操作还是一个输入操作。但无论是等号(=)约束还是加号(+)约束所约束的操作表达式都只能放在Output域中,而不能被用在Input域中。

 另外,有些文档声明:尽管GCC文档中提供了加号(+)约束,但在实际的编译中通不过;我不知道老版本会怎么样,我在GCC 2.96中对加号(+)约束的使用非常正常。

 我们通过一个例子看一下,在一个输出操作中使用等号(=)约束和加号(+)约束的不同。

 $ cat example2.c

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 int cr0 = 5; 

 __asm__ __volatile__("movl %%cr0, %0":"=a" (cr0)); 

 return 0; 
 }

 $ gcc -S example2.c

 $ cat example2.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 subl $4, %esp 
 movl $5, -4(%ebp) # cr0 = 5
 #APP 
 movl %cr0, %eax 
 #NO_APP 
 movl %eax, %eax 
 movl %eax, -4(%ebp) # cr0 = %eax
 movl $0, %eax 
 leave 
 ret 


 这个例子是使用等号(=)约束的情况,变量cr0被放在内存-4(%ebp)的位置,所以指令mov %eax, -4(%ebp)即表示将%eax的内容输出到变量cr0中。

 下面是使用加号(+)约束的情况:

 $ cat example3.c

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 int cr0 = 5; 

 __asm__ __volatile__("movl %%cr0, %0" : "+a" (cr0)); 

 return 0; 
 }

 $ gcc -S example3.c

 $ cat example3.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 subl $4, %esp 
 movl $5, -4(%ebp) # cr0 = 5
 movl -4(%ebp), %eax # input ( %eax = cr0 )
 #APP 
 movl %cr0, %eax
 #NO_APP
 movl %eax, -4(%ebp) # output (cr0 = %eax )
 movl $0, %eax
 leave
 ret


 从编译的结果可以看出,当使用加号(+)约束的时候,cr0不仅作为输出,还作为输入,所使用寄存器都是寄存器约束(字母a,表示使用eax寄存器)指定的。关于寄存器约束我们后面讨论。

 在Output域中可以有多个输出操作表达式,多个操作表达式中间必须用逗号(,)分开。例如:

 __asm__( 
 "movl %%eax, %0 \n\t" 
 "pushl %%ebx \n\t" 
 "popl %1 \n\t" 
 "movl %1, %2" 
 : "+a"(cr0), "=b"(cr1), "=c"(cr2));



 2、Input

 Input域的内容用来指定当前内联汇编语句的输入。我们看一看这个例子:

 __asm__("movl %0, %%db7" : : "a" (cpu->db7));

 例中Input域的内容为一个表达式"a"[cpu->db7),被称作“输入表达式”,用来表示一个对当前内联汇编的输入。

 像输出表达式一样,一个输入表达式也分为两部分:带括号的部分(cpu->db7)和带引号的部分"a"。这两部分对于一个内联汇编输入表达式来说也是必不可少的。

 括 号中的表达式cpu->db7是一个C/C++语言的表达式,它不必是一个左值表达式,也就是说它不仅可以是放在C/C++赋值操作左边的表达式, 还可以是放在C/C++赋值操作右边的表达式。所以它可以是一个变量,一个数字,还可以是一个复杂的表达式(比如a+b/c*d)。比如上例可以改为: __asm__("movl %0, %%db7" : : "a" (foo)),__asm__("movl %0, %%db7" : : "a" (0x1000))或__asm__("movl %0, %%db7" : : "a" (va*vb/vc))。

 引号号中的 部分是约束部分,和输出表达式约束不同的是,它不允许指定加号(+)约束和等号(=)约束,也就是说它只能是默认的Read-Only的。约束中必须指定 一个寄存器约束,例中的字母a表示当前输入变量cpu->db7要通过寄存器eax输入到当前内联汇编中。

 我们看一个例子:

 $ cat example4.c

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 int cr0 = 5; 

 __asm__ __volatile__("movl %0, %%cr0"::"a" (cr0)); 

 return 0; 
 }

 $ gcc -S example4.c

 $ cat example4.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 subl $4, %esp 
 movl $5, -4(%ebp) # cr0 = 5 
 movl -4(%ebp), %eax # %eax = cr0
 #APP 
 movl %eax, %cr0 
 #NO_APP 
 movl $0, %eax 
 leave 
 ret 


 我们从编译出的汇编代码可以看到,在"Instruction List"之前,GCC按照我们的输入约束"a",将变量cr0的内容装入了eax寄存器。

 3. Operation Constraint

 每一个Input和Output表达式都必须指定自己的操作约束Operation Constraint,我们这里来讨论在80386平台上所可能使用的操作约束。

 1、寄存器约束

 当你当前的输入或输入需要借助一个寄存器时,你需要为其指定一个寄存器约束。你可以直接指定一个寄存器的名字,比如:

 __asm__ __volatile__("movl %0, %%cr0"::"eax" (cr0));

 也可以指定一个缩写,比如:

 __asm__ __volatile__("movl %0, %%cr0"::"a" (cr0));

 如果你指定一个缩写,比如字母a,则GCC将会根据当前操作表达式中C/C++表达式的宽度决定使用%eax,还是%ax或%al。比如:

 unsigned short __shrt;

 __asm__ ("mov %0,%%bx" : : "a"(__shrt));

 由于变量__shrt是16-bit short类型,则编译出来的汇编代码中,则会让此变量使用%ex寄存器。编译结果为:

 movw -2(%ebp), %ax # %ax = __shrt
 #APP
 movl %ax, %bx
 #NO_APP

 无论是Input,还是Output操作表达式约束,都可以使用寄存器约束。

 下表中列出了常用的寄存器约束的缩写。

 约束 Input/Output 意义 
 r I,O 表示使用一个通用寄存器,由GCC在%eax/%ax/%al, %ebx/%bx/%bl, %ecx/%cx/%cl, %edx/%dx/%dl中选取一个GCC认为合适的。 
 q I,O 表示使用一个通用寄存器,和r的意义相同。 
 a I,O 表示使用%eax / %ax / %al 
 b I,O 表示使用%ebx / %bx / %bl 
 c I,O 表示使用%ecx / %cx / %cl 
 d I,O 表示使用%edx / %dx / %dl 
 D I,O 表示使用%edi / %di 
 S I,O 表示使用%esi / %si 
 f I,O 表示使用浮点寄存器 
 t I,O 表示使用第一个浮点寄存器 
 u I,O 表示使用第二个浮点寄存器 


 2、内存约束 
 如果一个Input/Output操作表达式的C/C++表达式表现为一个内存地址,不想借助于任何寄存器,则可以使用内存约束。比如:

 __asm__ ("lidt %0" : "=m"(__idt_addr)); 或 __asm__ ("lidt %0" : :"m"(__idt_addr));

 我们看一下它们分别被放在一个C源文件中,然后被GCC编译后的结果:

 $ cat example5.c

 // 本例中,变量sh被作为一个内存输入

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 char* sh = (char*)&__argc; 

 __asm__ __volatile__("lidt %0" : : "m" (sh)); 

 return 0; 
 } 

 $ gcc -S example5.c

 $ cat example5.s

 main: 
 pushl %ebp 
 movl %esp, %ebp 
 subl $4, %esp 
 leal 8(%ebp), %eax 
 movl %eax, -4(%ebp) # sh = (char*) &__argc
 #APP 
 lidt -4(%ebp) 
 #NO_APP 
 movl $0, %eax 
 leave 
 ret 


 $ cat example6.c

 // 本例中,变量sh被作为一个内存输出

 int main(int __argc, char* __argv[]) 
 { 
 char* sh = (char*)&__argc; 

 __asm__ __volatile__("lidt %0" : "=m" (sh)); 

 return 0; 
 } 

 $ gcc -S example6.c

 $ cat example6.s

 main:
 pushl %ebp
 movl %esp, %ebp
 subl $4, %esp
 leal 8(%ebp), %eax
 movl %eax, -4(%ebp) # sh = (char*) &__argc
 #APP
 lidt -4(%ebp)
 #NO_APP
 movl $0, %eax
 leave
 ret
 首先,你会注意到,在这两个例子中,变量sh没有借助任何寄存器,而是直接参与了指令lidt的操作。

 其次,通过仔细观察,你会发现一个惊人的事实,两个例子编译出来的汇编代码是一样的!虽然,一个例子中变量sh作为输入,而另一个例子中变量sh作为输出。这是怎么回事?

 原来,使用内存方式进行输入输出时,由于不借助寄存器,所以GCC不会按照你的声明对其作任何的输入输出处理。GCC只会直接拿来用,究竟对这个C/C++表达式而言是输入还是输出,完全依赖与你写在"Instruction List"中的指令对其操作的指令。

 由 于上例中,对其操作的指令为lidt,lidt指令的操作数是一个输入型的操作数,所以事实上对变量sh的操作是一个输入操作,即使你把它放在 Output域也不会改变这一点。所以,对此例而言,完全符合语意的写法应该是将sh放在Input域,尽管放在Output域也会有正确的执行结果。

 所 以,对于内存约束类型的操作表达式而言,放在Input域还是放在Output域,对编译结果是没有任何影响的,因为本来我们将一个操作表达式放在 Input域或放在Output域是希望GCC能为我们自动通过寄存器将表达式的值输入或输出。既然对于内存约束类型的操作表达式来说,GCC不会自动为 它做任何事情,那么放在哪儿也就无所谓了。但从程序员的角度而言,为了增强代码的可读性,最好能够把它放在符合实际情况的地方。

 约束 Input/Output 意义 
 m I,O 表示使用系统所支持的任何一种内存方式,不需要借助寄存器

 MIPS相关约束:
 MIPS—config/mips/constraints.md
 d
 An address register. This is equivalent to r unless generating MIPS16 code. 
地址寄存器,除非产生MIPS16代码时,它等同于r
 f
 A floating-point register (if available). 
 如果可用指浮点寄存器
 h
 Formerly the hi register. This constraint is no longer supported. 
以前指hi寄存器,这个限制不再支持
 l
 The lo register. Use this register to store values that are no bigger than a word. 
 指lo寄存器。使用这个寄存器保存不大于一个字的数值
 x
 The concatenated hi and lo registers. Use this register to store doubleword values. 
 hi和lo寄存器,使用这个寄存器保存双字数值
 c
 A register suitable for use in an indirect jump. This will always be $25 for -mabicalls. 
 使用在间接跳转。通常是$25
 v
 Register $3. Do not use this constraint in new code; it is retained only for compatibility with glibc. 
 y
 Equivalent to r; retained for backwards compatibility. 
 z
 A floating-point condition code register. 
 I
 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions). 
 J
 Integer zero. 
 K
 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions). 
 L
 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero. Such constants can be loaded using lui. 
 M
 A constant that cannot be loaded using lui, addiu or ori. 
 N
 A constant in the range −65535 to −1 (inclusive). 
 O
 A signed 15-bit constant. 
 P
 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive). 
 G
 Floating-point zero. 
 R
 An address that can be used in a non-macro load or store.
 
asm ("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));
其中angle是C表达式作为输入操作数,result是输出操作数,每个"f"最为操作数约束条件,说明一个浮点寄存器需要。"=f"中的"="表示这个操作数是输出,所有输出操作数必须使用"="。

GCC支持符号名字在汇编代码中引用。
asm ("fsinx %[angle],%[output]" : [output] "=f" (result) : [angle] "f" (angle));
符号名字跟其它C标识符没有任何关系,你可以使用任意字符,甚至C中存在的符号。
输出操作数必须是lvalues,编译器可以检查,但是输入操作数不必是lvalues。如果输出表达式不能直接定位(例如bit域),约束条件必须是寄存器,GCC将使用寄存器作为汇编的结果,并存寄存器到输出。
扩展汇编支持输入输出操作数或读-写操作数。使用"+"表示这种操作数。

asm("combine %2, %0" : "=r" (foo) : "0" (foo), "g" (bar));
约束"0"对于操作数1表示它必须占用和操作数0一样的位置。约束条件里的数字只能用在输入操作数,并且它必须引用一个输出操作数。
asm("combine %2,%0" : "=r" (foo) " : "r" (foo), "g" (bar));不能保证输入操作数foo和输出操作数foo在同一个位置,一些优化或重新加载将引起操作数0和操作数1在不同寄存器里。

GCC中也允许使用[name]代替操作数数字
asm("cmoveq %1,%2,%[result]" : [result] "=r" (result) : "r" (test), "r" (new), "[result]"(old));
asm("cmoveq %1,%2,%0" : "=r" (result) : "r" (test), "r" (new), "0"(old));

指定特定寄存器
int t1 = ...;
register int *p1 asm ("r0") = ...;
register int *p2 asm ("r1") = t1;
register int *result asm ("r0");
asm ("sysint" : "=r" (result) : "0" (p1), "r" (p2));

volatile 在asm前面避免GCC删除asm声明