Cygwin：使用 asm 标签编译 cpp 文件

Posted 2023-02-22

【中文标题】Cygwin：使用 asm 标签编译 cpp 文件

【英文标题】：Cygwin: Compile cpp file with asm tag

【发布时间】：2016-12-18 10:33:42

【问题描述】：

我是汇编新手，目前正在尝试使用 asm 标签创建 c++ 代码。我正在使用cygwin进行编译。这是我的代码：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()  
  
    float flp1_num, flp2_num, flp_rslt1;

    cin >>flp1_num >>flp2_num;

    __asm
    
        FLD flp1_num
        FLDPI
        FADD flp2_num
        FST flp_rslt1
    

    cout << flp_rslt1;
  

使用的语法来自here。

我正在使用 g++ arq.cpp -o arq.exe 进行编译，这给了我错误提示：

arq.cpp: In function ‘int main()’:
arq.cpp:13:5: error: expected ‘(’ before ‘’ token
     
     ^
arq.cpp:14:9: error: ‘FLD’ was not declared in this scope
         FLD flp1_num
         ^

然后我尝试将__asm 更改为__asm()，它给了我不同的错误：

arq.cpp: In function ‘int main()’:
arq.cpp:14:9: error: expected string-literal before ‘FLD’
         FLD flp1_num

我四处搜索，发现很少有替代方案可能有效，但它们对我不起作用。例如__asm__("fld flp1_num"); 和asm("fld flp1_num"); 都给我错误提示/tmp/cccDDfUP.o:arq.cpp:(.text+0x32): undefined reference to flp1_num。

如何解决这个错误？

【问题讨论】：

如果您使用的是 gcc，为什么要阅读 Microsoft 编译器文档？内联汇编的所有内容都是特定于实现的。

所以没有办法使用cygwin和编译内联汇编？

您需要查看 gcc 文档，而不是 Microsoft 文档。

【参考方案1】：

正如其他人所说，您正在查看 Microsoft 的编译器文档，该编译器的内联汇编形式与 GCC 使用的汇编形式截然不同。事实上，it is a substantially less powerful form 在很多方面，虽然它确实具有更容易学习使用的优点。

您需要查阅有关 Gnu 内联汇编语法的文档，该文档可在 here 获得。更温和的介绍，有一个很好的教程here，我特别喜欢David Wohlferd 的回答here。尽管这是一个不相关的问题，但如果您只是按照他的解释进行操作，他就会很好地介绍内联汇编的基础知识。

无论如何，针对您的具体问题。几个迫在眉睫的问题：

代码很可能不会像您认为的那样做。您的代码实际上所做的是将 pi 添加到flp2_num，然后将结果放入flp_rslt1。它对flp1_num 没有任何作用。

如果我不得不猜测，我会假设您想将flp1_num、pi 和flp2_num 加在一起，然后在flp_rslt1 中返回结果。 （但也许不是；这不是很清楚，因为您没有任何 cmets 说明您的意图，也没有描述性的函数名称。）

您的代码也损坏，因为它没有正确清理浮点堆栈。您有两个“加载”指令，但没有弹出指令！您推送/加载到浮点堆栈的所有内容都必须弹出/卸载，否则您会导致浮点堆栈不平衡，这会导致重大问题。

因此，在 MSVC 语法中，您的代码应该如下所示（为了方便和清晰，将其包装成一个函数）：

float SumPlusPi(float flp1_num, float flp2_num)

    float flp_rslt1;
    __asm
    
       fldpi                       ; load the constant PI onto the top of the FP stack
       fadd  DWORD PTR [flp2_num]  ; add flp2_num to PI, and leave the result on the top of the stack
       fadd  DWORD PTR [flp1_num]  ; add flp1_num to the top of the stack, again leaving the result there
       fstp  DWORD PTR [flp_rslt1] ; pop the top of the stack into flp_rslt1
    
    return flp_rslt1;

我只推了一次（fldpi），所以我只弹出了一次（fstp）。对于添加，我使用了fadd 的形式，它适用于内存操作数；这会导致该值被隐式加载到堆栈上，但在其他方面似乎作为单个指令执行。然而，你可以用许多不同的方式来写这个。重要的是要平衡推送次数和弹出次数。有些指令显式弹出 (fstp)，还有其他指令执行操作然后弹出 (例如、faddp)。不同的指令组合，按照特定的顺序，很可能比其他指令更优化，但我上面的代码确实有效。

下面是翻译成 GAS 语法的等效代码：

float SumPlusPi(float flp1_num, float flp2_num)

    float flp_rslt1;
    __asm__("fldpi        \n\t"
            "faddl %[two] \n\t"
            "faddl %[one]"
           : [result] "=t" (flp_rslt1)   // tell compiler result is left at the top of the floating-point stack,
                                         //  making an explicit pop unnecessary
           : [one]    "m" (flp1_num),    // input operand from memory (inefficient)
             [two]    "m" (flp2_num));   // input operand from memory (inefficient)
    return flp_rslt1;

虽然这可行，但它也不是最理想的，因为它没有利用 GAS 内联汇编语法的高级功能，特别是使用已经加载到浮点堆栈中的值作为输入的能力。

不过，最重要的是，不要错过the reasons why you should not use inline assembly（也是 David Wohlferd 的）！这是内联汇编的真正毫无意义的用法。 编译器会生成更好的代码，并且您需要显着减少工作。因此，最好像这样编写上述函数：

#include <cmath>    // for M_PI constant

float SumPlusPi(float flp1_num, float flp2_num)

    return (flp1_num + flp2_num + static_cast<float>(M_PI));

请注意，如果您确实想要实现与我之前假设不同的逻辑，那么更改此代码以执行您想要的操作是微不足道的。

如果您不相信我生成的代码与您的内联汇编一样好——如果不是更好——这里是 GCC 6.2 为上述函数生成的确切目标代码 ( Clang 发出相同的代码）：

fld     DWORD PTR [flp2_num]  ; load flp2_num onto top of FPU stack
fadd    DWORD PTR [flp1_num]  ; add flp1_num to value at top of FPU stack
fadd    DWORD PTR [M_PI]      ; add constant M_PI to value at top of FPU stack
ret                           ; return, with result at top of FPU stack

使用fldpi 与像 GCC 一样从常量加载值并没有速度上的优势。如果有的话，强制使用该指令实际上是一种悲观，因为这意味着您的代码永远无法利用 SSE/SSE2 指令来比旧的 x87 更有效地处理浮点值远 FPU。为上述 C 代码启用 SSE/SSE2 就像抛出编译器开关（或指定支持它的目标架构，这将隐式启用它）一样简单。这将为您提供以下信息：

sub       esp, 4                      ; reserve space on the stack    
movss     xmm0, DWORD PTR [M_PI]      ; load M_PI constant
addss     xmm0, DWORD PTR [flp2_num]  ; add flp2_num
addss     xmm0, DWORD PTR [flp1_num]  ; add flp1_num
movss     DWORD PTR [esp], xmm0       ; store result in temporary space on stack
fld       DWORD PTR [esp]             ; load result from stack to top of FPU stack
add       esp, 4                      ; clean up stack space
ret                                   ; return, with result at top of FPU stack

【讨论】：

您的回答非常有帮助。非常感谢！请再问一个问题，是否有像emu8086这样的模拟器，但适用于32位处理器？我的意思是模拟器会使用 32 位版本的寄存器，并且会有工具在运行代码时逐步检查寄存器？

@rasty 我不知道任何带有内置调试器的模拟器，但它可能存在，我只是没看过。 Visual Studio 内置了这个，这就是我使用的。如果您使用的是 Cygwin，那么您有 GDB，它也是一个出色的调试器，无论是用于 C 还是汇编。 x86 tag wiki info 页面底部有调试器的链接和信息。

@Rasty：BOCHS 有一个内置调试器，但它模拟整个 PC 并且没有运行单个用户空间二进制文件的模式。 Qemu 确实有一个模式，可以作为一个 gdb 服务器，让你连接到本地运行的 gdb。 IDK 如果它可以在 cygwin 下运行。我wrote a guide to using qemu to debug an ARM binary on an x86 desktop，但是如果您由于某种原因不能在 x86 主机上运行 x86 二进制文件并以正常方式使用调试器单步执行它们（例如 gdb ./a.out，cygwin 可以做）

【参考方案2】：

查看此文档：How to embed assembler code in gcc

在使用 gcc/g++ 时需要以不同的方式嵌入汇编代码：

int src = 1;
int dst;    
asm ("mov %1, %0\n\t"
     "add $1, %0"
      : "=r" (dst)
      : "r" (src));

而cygwin是gcc的windows端口。