gcc 如何知道内联汇编中使用的寄存器大小？

Posted 2023-03-16

【中文标题】gcc 如何知道内联汇编中使用的寄存器大小？

【英文标题】：How does gcc know the register size to use in inline assembly?

【发布时间】：2014-09-19 17:17:53

【问题描述】：

我有内联汇编代码：

#define read_msr(index, buf)    asm volatile ("rdmsr" : "=d"(buf[1]), "=a"(buf[0]) : "c"(index))

使用此宏的代码：

u32 buf[2];

read_msr(0x173, buf);

我发现反汇编是（使用 gnu 工具链）：

mov    eax,0x173
mov    ecx,eax
rdmsr  
mov    DWORD PTR [rbp-0xc],edx
mov    DWORD PTR [rbp-0x10],eax

问题是0x173小于0xffff，为什么gcc不使用mov cx, 0x173？ gcc会解析下面的指令rdmsr吗？ gcc 是否总是知道正确的寄存器大小？

【问题讨论】：

我相信是因为0x173的类型是int，所以gcc使用了32位的mov指令

mov cx, 0x173 不会将 ecx 设置为 0x173。高 16 位将包含早期计算中剩余的任何值。

@RaymondChen：我知道你说什么。我想知道为什么gcc知道必须使用“ecx”。

@RaymondChen 我相信问题是问 GCC 如何知道“c”约束是指 ecx 而不是 cx 或 rcx。如果我是正确的，那么您的编辑会改变其含义。

【参考方案1】：

这取决于传递的值或变量的大小。

如果您传递一个“short int”，它将设置“cx”并从“ax”和“dx”读取数据（如果 buf 也是一个 short int）。

对于 char 它将访问 "cl" 等等。

所以“c”指的是“ecx”寄存器，但是根据访问的大小，可以使用“ecx”、“cx”或“cl”来访问，我认为这是有道理的。

为了测试你可以尝试通过（无符号短）0x173，它应该改变代码。

没有分析内联程序集（实际上是文本替换后直接复制到输出程序集，包括语法错误）。此外，没有默认寄存器大小，具体取决于您是 32 位还是 64 位目标。这将是一种限制方式。

【参考方案2】：

我认为答案是因为当前的默认数据大小是 32 位。在 64 位长模式下，默认数据大小也是 32 位，除非您使用“rex.w”前缀。

【讨论】：

不，C 中的 0x173 具有类型 int，它是 x86-64 System V ABI 中的 32 位类型。 这就是为什么它为"c"(0x173) 选择了一个 32 位寄存器。 int 的大小与默认操作数大小相同并非巧合，但它们是不同的东西。 （例如，gcc -m16 针对 16 位模式仍然使用 32 位 int 和指针，即使这要求汇编器在大多数指令上使用操作数大小和地址大小前缀。在非 x86 上，例如 AVR，@987654326 @ 需要 2 个寄存器。）

【参考方案3】：

英特尔将 RDMSR 指令指定为使用（全部）ECX 来确定型号特定寄存器。在这种情况下，显然正如您的宏所指定的那样，GCC 完全有理由将您的常量加载到完整的 ECX 中。

所以关于为什么它不加载 CX 的问题似乎完全不合适。看起来 GCC 正在生成正确的代码。

（你没有问为什么它通过使用 EAX 来低效地分阶段 ECX 的负载；我不知道答案）。

【讨论】：

GCC 不能以这种方式工作。唯一决定分配哪个寄存器的是约束和类型的大小。 GCC 本身并不分析指令。即使它想也做不到，因为可能有不止一个指令。

如前所述，他的宏建立了对 ECX 的约束。就 GCC 确实 知道 RDMSR 的注册要求而言（它可能不知道，我不是 GCC 专家），所以如果 OP 以某种方式指定了 CX，RDMSR 代码生成器会反对它没有得到完整的价值。

如果您承认您不知道 GCC 是否以这种方式行事，为什么要在您的答案中写下它确实如此？正如我所说，GCC 不可能以这种方式运行，因为在内联汇编中 rdmsr 之前可能还有其他指令，包括可能的分支指令，并且知道哪个指令是使用 ecx 的指令与解决停止问题一样困难问题。

如果只分配了cx，代码生成器不会像您声称的那样给出错误：它只会使用高位的先前内容。

其明确的 OP 对出于 RDMSR 的目的设置 CX 感到困惑。很明显，他指定了“C”寄存器来设置该值。我不具体知道 GCC 代码生成器对指令做了什么，但它非常复杂，我可以想象（可能是错误的）它理解每条指令的输入和输出要求。虽然它可能无法确定一些自定义汇编代码是否正确设置了寄存器，但它有可能确定寄存器 ECX 是否未设置，因此如果只设置了 CX 可能会报错.