操作系统学习之GCC内联汇编

Posted 2020-06-08

GCC内联汇编(INLINE ASSEMBLY)

　　什么是内联汇编（Inline assembly）?

　　1、这是GCC对C语言的扩张，就是在C代码里面去写汇编代码

　　2、可以直接在C的语句中插入汇编指令

 

　　有何用处？

　　1、C语言不足以完成所有CPU的指令， 特别是有一些特权指令，比如加载gdt表(Global Descriptor Table 全局描述符表)，从而使用汇编代码来完成

　　2、用汇编在C语言中手动优化，特别是在操作系统当中，使用汇编对操作系统的掌控更为精准，更加准确。

 

　　如何工作？

　　1、用给定的模板和约束来生成汇编指令

　　2、才C函数内形成汇编代码

 

下面一个小例子，简单看一下汇编代码和内联汇编的不同：

 

GCC内联汇编-Example 1

 

　　汇编代码 Assembly(*.S):

　　　　movl $0xffff, %eax     //把0xffff给eax

　　内联汇编 Inline assembly(*.c):

　　　　asm("movl $0xffff, %%eax\n")    //1、加了一个内联汇编关键字asm，把汇编代码括起来然后用引号表示一个字符串 2、寄存器前变为%%

 

 

GCC内联汇编-语法

　　asm(assmbler template               //assmbler template就是example 1 的那个字符串的内容

 　　 :output operands (optional)　　//可选的输出操作数　　          

  　　:input operands   (optional)　　//可选的输入操作数

  　　:clobbers              (optional)

　　);

 

GCC内联汇编-Example2

Inline assembly(*.c)

　　uint32_t cr0;　　　　　　　　　　　　　　　　　  //一个叫cr0的变量

　　asm volatile("movl %%cr0, %0\n" :"=r"(cr0));　 　//把cr0里面的内容读到%0这个寄存器当中， =r这个寄存器的内容会赋给cr0这个变量（输出操作）

　　cr0 |= 0x80000000;　　　　　　　　　　　　　    //把某一个位设成1　　

　　asm volatile("movl %0, %%cr0\n" ::"r"(cr0));　　  //再把cr0变量里的内容写回到cr0寄存器当中。把cr0给一个寄存器，然后这个寄存器再把他里面的内容赋给cr0寄存器（输入操作）

 

一些关键字的含义

volatile:No reordering; No elimination. 不需要进一步的优化，不需要进一步的调整顺序

%0　　:The first constraint following. 第一个用到的寄存器

r　　　 :A constraint; GCC is free to use any register. 任意一个寄存器

 

上面的内联汇编所对应的汇编代码如下

Generated assembly code(*.s):

　　movl %cr0, %ebx                             //cr0 --> ebx

　　movl %ebx, 12(%esp)                     //ebx赋给一个局部变量12(%esp)

　　orl    $-2147483648, 12(%esp)       //或操作

　　movl 12(%esp), %eax                     //再给eax

　　movl %eax, %cr0　　　　　　　　//再把eax寄存器里面的内容赋给cr0

 

GCC内联汇编-Example3

Inline assembly(*.c)

　　long _res, arg1 = 2, arg2 = 22, arg3 = 222, arg4 = 233;

　　_asm_volatile("int $0x80"            

　　　　:"=a"(_res)

　　　　:"0"(11), "b"(arg1), "c"(arg2), "d"(arg3), "S"(arg4));    //把arg1给ebx, arg2给ecx，arg3给edx, arg4给esi

 

在内联汇编当中

a = %eax, b = %ebx, c = %ecx, d = %edx, S = %esi, D = %edi, 0 = same as the first 第一个出现的寄存器

 

Generated assembly code(*.s):

　　mov $11, %eax

　　movl-28(%ebp), %ebx

　　movl-24(%ebp), %ecx

　　movl-20(%ebp), %edx

　　movl-16(%ebp), %esi

　　int $0x80

　　movl %edi, -12(%ebp)

 

如果想要了解GCC内联汇编更多的知识，请访问

Inline assembly for x86 in Linux

http://www.ibm.com/developerworks/library/l-ia/index.html