C语言-ATT拓展内联汇编(ATT/GCC)

你能看到这篇文章说明你肯定是知道AT&T语法是个什么东西，但是要注意，下文所示示例都是拓展内联汇编，而不是基本内联汇编，代码示例在Ubuntu环境下演示

ATT完整语法如下，asm volatile ("汇编代码":output:intput:"命令单词")，包含2个单词，一个小括号，3个冒号，其中volatile，“汇编代码”，output，intput，"命令单词"均可以省略

output：汇编代码中的寄存器的值给C语言变量
intput ：汇编代码中要使用C语言变量中

示例1：
下面的代码格式为asm("汇编代码":output)，演示了如下2步操作
1）将十进制立即数555给eax（汇编代码，冒号前的部分）
2）将eax里的值给var2（output，冒号后的部分）

#include "stdio.h"
void main(){int var2=0;printf("%d\n",var2);//打印0asm("movl $555,%%eax":"=a"(var2));printf("%d\n",var2);//打印555
}

"movl $555,%%eax"（冒号前的部分）的解释：

movl：小写L表示555是4个字节，movb表示1个字节，movw表示2字节，当然了，在本例中555用1个字节肯定报错的
KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '&' at position 5: ：在AT&̲T语法中，如果是一个立即数，则…```修饰
%%：在AT&T拓展内联汇编中，如果使用寄存器，则前面必须加两个百分号修饰

"=a"(var2)（冒号后的部分）的解释：

=：表示只写，当然了既然是从寄存器中拿值放到C变量中，肯定是只写，这不是废话吗?没错，的确是废话，但是这个等号不得不加。。。也可能是我的GCC版本问题，反正我的GCC是必须要写这个等号的
a：表示eax，或者ax，或者al，那么同理，b表示ebx，bx，或者bl，以此类推
()：小括号必须写，且里面的内容是一个C语言变量
var2：C语言变量

示例2：
下面的代码格式为asm("汇编代码"::input)，演示了如下2步操作
1）将var2的值给eax
2）将eax的值给ebx

#include "stdio.h"
void main(){int var2=0;printf("%d\n",var2);asm("movl %%eax,%%ebx"::"a"(var2));printf("%d\n",var2);
}

"a"(var2)的解释：将C语言变量中的var2的值给eax寄存器
"movl %%eax,%%ebx"的解释：将eax中的值给ebx
当然了，对于本示例2，是看不见结果的，因为没有打印ebx，所以代码如下改动，看下面的示例

示例3：
下面的代码格式为asm("汇编代码":output:input)，演示了如下2步操作
1）将var2的值给eax
2）将eax的值给ebx
3）将ebx的值给var3

#include "stdio.h"
void main(){int var2=666;int var3=0;printf("var3=%d\n",var3);//打印0asm("movl %%eax,%%ebx":"=b"(var3):"a"(var2));printf("var3=%d\n",var3);//打印666
}

我们发现做简单的传值操作，必须通过寄存器，这样做在步骤上还是有些复杂，所以下面的示例直接内存地址操作，而不通过寄存器中转

示例4：
下面的代码格式为asm("汇编代码"::input)，示例同样是将var3的值给var2

#include "stdio.h"
void main(){int var2=666;int var3=0;printf("var3=%d\n",var3);asm("movl %0,%1"::"a"(var2),"m"(var3));printf("var3=%d\n",var3);
}

%0,%1的解释：%0表示input中的第0个参数，也就是"a"(var2)，%1表示input中的第1个参数，也就是"m"(var3)
"m"(var3)的解释：m表示取var3的内存地址（指针）

注：下面的写法是错误的，因为我们知道，mov操作数，至少要有一个寄存器，而不能都是内存地址

asm("movl %0,%1"::"m"(var2),"m"(var3));

示例5（memory）：
下面的代码格式为asm("汇编代码"::input:"memory")，与示例4基本一样，只不过最后多了一个"memory"，下面只是代码写法，打印结果是无法看出来的

#include "stdio.h"
void main(){int var2=666;int var3=0;printf("var3=%d\n",var3);asm("movl %0,%1"::"a"(var2),"m"(var3):"memory");printf("var3=%d\n",var3);
}

memory的解释：memory表示告诉gcc，内存被修改了，但是它真正的意义在于：清空寄存器缓存（看到这里java的朋友是不是有些熟悉？），如果此处不只有memory，还有很多其他参数，比如下面这些
cc：表示告诉gcc，修改了标志寄存器asm("movl %0,%1"::"a"(var2),"m"(var3):"cc");
al：表示告诉gcc，修改了eax，ax，al寄存器，asm("movl %0,%1"::"a"(var2),"m"(var3):"al");等等还有很多参数，不一一列举了，因为我也不是全都知道

为什么要告诉gcc这些东西？因为正常情况下我们写C语言编译之后，GCC知道该如何对C语言中的变量进行资源（寄存器和内存）分配，但是我们嵌入了汇编语言，而且嵌入的汇编语言，还可能通过系统调用，调用其他系统函数，这就导致GCC根本不知道我们是否修改过资源，所以必须告知GCC我们修改了资源

关于memory： 刚才说过，它真正的意义在于：清空寄存器缓存，这句话的意思是说在多线程处理器情况下，如果不带memory参数，那么各自的线程将执行自己线程中的变量副本，这些副本是从父线程复制过来的，加上memory之后，每次使用变量，都会清空寄存器缓存，然后从主存中获取数据，而hotspot JVM的底层实现就是使用该参数实现内存屏障，说的直白一点，就是java中的volatile和synchronized关键字的实现

示例6（volatile）：
下面的代码格式为asm volatile ("汇编代码"::input:"memory")，与示例5基本一样，只不过多了一个volatile，下面只是代码写法，打印结果是无法看出来的

#include "stdio.h"
void main(){int var2=666;int var3=0;printf("var3=%d\n",var3);asm volatile ("movl %0,%1"::"a"(var2),"m"(var3):"memory");printf("var3=%d\n",var3);
}

volatile的解释：告诉GCC，不要优化我写的汇编代码（注意，是汇编代码，而不是C代码），这样GCC在编译阶段就不会进行汇编代码的编译器重排序了，同时也会告诉编译器可以优化C代码，但是要被volatile隔开，volatile上面的N多代码你可以优化，volatile下面的代码你也可以优化，但是volatile上面的代码不可以优化到volatile下面，同样的volatile下面的代码你也不能优化到上面，我们可以管这种操作叫做编译器屏障

如果你想获得更详细的信息，可以参考SUN公司1998年94303-4900《x86 Assembly Language Reference Manual》文档

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