在 C 函数中定义一个唯一的全局程序集标签/符号

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 C 函数中定义一个唯一的全局程序集标签/符号

【英文标题】：Define a unique and global assembly label/symbol inside C functions

【发布时间】：2018-10-09 22:07:12

【问题描述】：

我想用某种汇编标签/符号来标记特定的 C 行，它不会占用二进制文件中的任何空间，但是通过检查链接器输出映射文件，我将知道所有此类生成标签的出现，并最终知道 C以这种方式“标记”的代码。所以我希望能够定义这样的标签，并使它们成为全局的，并且 used 所以链接器不会把它扔掉 我还需要一些宏魔法来让这些标签在每次预处理 C 代码时都有一个唯一的名称（以确保函数的每个内联实例都有自己的标签 - 否则我猜我会有重复的符号）

例子：

// my build system will pass -DMYFILE_ID for each file, here I am trying to create a unique literal for each inline instance of the function
#define UN(X) #X
#define UNIQUE(X,Y) UN(X##Y)

void my_func(void)

    _asm("GLOBAL_LABEL_"UNIQUE(MYFILE_ID,__LINE__)":\n\t")
    my_c_code_I_want_to_track();

最后我想要的是在链接器输出符号映射文件中，类似的东西

0xsome_address GLOBAL_LABEL_12_1
0xdifferent_address GLOBAL_LABEL_12_2
0xyeanotheraddress GLOBAL_LABEL_13_1

这基本上应该让我知道 my_c_code_i_want_to_track 实例化的地址

整个想法的灵感来自于组装中的标签实际上是如何放置的“符号”，因此可以检查它们的地址，但它们实际上并不占用自己的空间。

问题： 1.是否可以像这样定义装配标签 2. 如何让这些标签留在输出符号映射文件中并出现 3. UNIQUE 宏有问题，因为我在尝试编译时得到“标签重新定义”

【问题讨论】：

你的问题到底是什么？

用问题定义编辑的问题

不确定内联是如何工作的，它可以很好地重用相同的__LINE__。至于你的地图文件：你是如何创建的？

除非您明确要求，否则不应丢弃、引用或不引用全局变量。

在剥离二进制文件之前提取地址信息可能会更简单。

【参考方案1】：

您可以在Extended-asm template 中使用%=（例如label%=:）来让编译器生成一个唯一编号，以避免在一个编译单元中多次内联包含 inline-asm 的函数时发生名称冲突。

#define STRINGIFY(x) #x
#define STR(x) STRINGIFY(x)
int foo(int x) 
    asm("marker" __FILE__ "_line" STR(__LINE__)  "_uniqueid%=:" :::);
    return x+1;



int caller1(int x) 
    return foo(x);


int caller2(int x) 
    return foo(x);

使用gcc -O3 (on Godbolt) 编译为以下汇编：

foo(int):
        marker/tmp/compiler-explorer-compiler11899-55-1ki0cth.pehm/example.cpp_line4_uniqueid7:
        lea     eax, [rdi+1]
        ret
caller1(int):
        marker/tmp/compiler-explorer-compiler11899-55-1ki0cth.pehm/example.cpp_line4_uniqueid22:
        lea     eax, [rdi+1]
        ret
caller2(int):
        marker/tmp/compiler-explorer-compiler11899-55-1ki0cth.pehm/example.cpp_line4_uniqueid41:
        lea     eax, [rdi+3]
        ret

这当然不会组合，因为/ 在 GAS 中不是有效的标签字符。

使用只包含可以出现在符号名称中的字符的MYFILE_ID，这样可以很好地组合，并且您应该能够在nm 输出中看到所有marker 标签。

【参考方案2】：

一个问题是，由于内联，您可能会获得同一个标签的多个副本。将以下属性添加到包含这些标签的函数中：

__attribute__((noinline))

另请注意，您需要将符号标记为全局。让我们把它提取到一个宏中，这样我们就可以很好地格式化而不改变__LINE__的值：

#define MAKE_LABEL \
    __asm__( \
        "GLOBAL_LABEL_" UNIQUE(MYFILE_ID, __LINE__) ":" \
        "\n\t.global GLOBAL_LABEL_" UNIQUE(MYFILE_ID, __LINE__) \
    )

但宏扩展已关闭。不幸的是，我无法向您解释为什么会这样。但这里是正确的宏定义：

#define UN(X) #X
#define UNIQUE2(X,Y) UN(X##Y)
#define UNIQUE(X,Y) UNIQUE2(X,Y)

否则，您将得到 __LINE__ 而不是 23。

【讨论】：

GNU C Basic asm（无操作数）隐含为volatile。没有输出操作数的扩展 asm 也是如此。

嗯，很有趣。我不知道这一点。

知道如何为此添加类似 __attribute((used)) 的内容，因此即使要求链接器丢弃任何未引用的符号 - 这些标签仍然存在？

@LouisShraga：您具体使用了哪些链接器选项导致了这种情况？

@LouisShraga：您将不得不告诉我们更多有关构建工具链的信息。 __attribute__((used)) 的工作方式在不同的系统上是不同的。