算法下午茶系列-重温汇编(5)[内联汇编(1)]

内联汇编的重要性体现在它能够灵活操作，而且可以使其输出通过 C 变量显示出来。因为它具有这种能力，所以 "asm" 可以用作汇编指令和包含它的 C 程序之间的接口。简单得说，内联汇编，就是可以让程序员在C语言中直接嵌入汇编代码，并与汇编代码交互C程序中的C表达式，享受汇编的高运行效率。

 

 

内联汇编的格式是直接在C代码中插入以下格式：

asm(

....

....

)

其中的"..."为汇编代码，比如下面例子中，在 result=a*b和printf("%d\n",result)之间插入一段汇编，

     下面的这段汇编什么都不做，每个nop指令占用一个指令的执行时间

  result=a*b;
    asm("nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop");//4个nop指令，\n\t表示换行，然后加上TAB行首空，因为每个汇编指令必须在单独一行，需要换行，加上制表符是为了适应某些编译器的要求。    
    printf("%d\n",result);

   可以很明显地看到：

    汇编代码之间用“\n\t”间隔，并且每条汇编代码单独占用一行,共有4个nop指令，每个指令后的“\n\t”表示换行，然后加上TAB行首空，因为每个汇编指令必须在单独一行，需要换行，加上制表符是为了适应某些编译器的要求。

 

 下面是一个完整的例子，内嵌的汇编完成对2个C程序定义的全局变量c和d的相加，并将相加结果存入全局变量addresult中:

#include <stdio.h>
int c=10;
int d=20;
int addresult;
int main(void){
    int a=6;
    int b=2;
    int result;
    result=a*b;
    asm("nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop");//4个nop指令，\n\t表示换行，然后加上TAB行首空，因为每个汇编指令必须在单独一行，需要换行，加上制表符是为了适应某些编译器的要求。    
    printf("%d\n",result);
    asm("pusha\n\t"
    "movl c,%eax\n\t"
    "movl d,%ebx\n\t"
    "add %ebx,%eax\n\t"
    "movl %eax, addresult\n\t"
    "popa");//使用全局C变量c和d    
    printf("%d\n",addresult);    
    return 0;
}

  编译上述代码

$ gcc -o test test.c
$ ./test
12
30
在汇编代码中可以直接使用变量名称操作C程序定义的全局变量,比如c、d和addresult就是全局变量：

    "movl c,%eax\n\t"
    "movl d,%ebx\n\t"
    "movl %eax, addresult\n\t"

 

   内联汇编部分如果不需要编译器优化( 优化可能破坏汇编代码的内部结构，因为汇编代码直接操作寄存器，而寄存器使用优化是编译器提供的功能)， 可以在 "asm" 后使用关键字 "volatile"。

asm volatile(

....

....

)

如果程序必须与 ANSI C 兼容，则应该使用 __asm__ 和 __volatile__。

  __asm__ __volatile__(

   .........

    .........

 )
    下面的代码和刚才代码功能一样，唯一的区别是不需要优化

 

#include <stdio.h>
int c=10;
int d=20;
int addresult;
int main(void){
    int a=6;
    int b=2;
    int result;
    result=a*b;
    //ansi c标准的asm有其它用，所以用__asm__,__volatile__表示内联汇编部分不用优化(可以用volatile，但是ansi c不行)，以防优化破坏内联代码组织结构
    __asm__ __volatile__("nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop\n\t"
    "nop");//4个nop指令，\n\t表示换行，然后加上TAB行首空，因为每个汇编指令必须在单独一行，需要换行，加上制表符是为了适应某些编译器的要求。    
    printf("%d\n",result);
    __asm__ __volatile__("pusha\n\t"
    "movl c,%eax\n\t"
    "movl d,%ebx\n\t"
    "add %ebx,%eax\n\t"
    "movl %eax, addresult\n\t"
    "popa");//使用全局C变量c和d    
    printf("%d\n",addresult);    
    return 0;
}

 

 

 

 如何在内联汇编中访问C程序的局部变量呢，请看下面这段代码

#include <stdio.h>
int main(void){
   //不使用全局变量，必须使用扩展GNU的asm
   //格式为：asm("汇编代码":输出位置:输入位置:改动的寄存器列表)
   //a为eax,ax,al;b为ebx等;c为ecx等;d为edx等;S为esi或si;D为edi或di
   //+读和写;=写;%如果必要，操作数可以和下一个操作数切换;&在内联函数完成之前，可以删除或重新使用操作数
    int xa=6;
    int xb=2;
    int result;
    //ansi c标准的asm有其它用，所以用__asm__,__volatile__表示内联汇编部分不用优化(可以用volatile，但是ansi c不行)，以防优化破坏内联代码组织结构
    asm volatile(
    "add %%ebx,%%eax\n\t"
    "movl $2,%%ecx\n\t"
    "mul %%ecx\n\t"    
    "movl %%eax,%%edx"
     :"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb):"%ecx");//注意扩展方式使用2个%表示    
    printf("%d\n",result);
    return 0;
}

  

      这个例子完成这个计算：(xa+xb)*2=（6+2）*2=16

     不使用全局变量与汇编代码交互，我们必须使用扩展GNU的asm ，格式为：

      asm("汇编代码":输出位置:输入位置:改动的寄存器列表)   

       汇编代码中涉及寄存器部分的使用2个“%”，如：使用%%eax表示eax寄存器

       输出位置、输入位置的特殊命名规则为：

      a为eax,ax,al;b为ebx等;c为ecx等;d为edx等;S为esi或si;D为edi或di   

      +读和写

      =写

      %如果必要，操作数可以和下一个操作数切换

      &在内联函数完成之前，可以删除或重新使用操作数

    上述代码中，汇编代码部分为

 

 

    输出位置、输入位置、改动的寄存器列表部分为：
     :"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb):"%ecx"

     先来看汇编代码部分，使用双%号表示寄存器，比如：

     "add %%ebx,%%eax\n\t"

      关于输出位置、输入位置部分，可以这么理解：将变量与寄存器绑定，绑定后，对寄存器的操作就是对变量的操作。

       :"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb)

       将result与寄存器edx绑定，xa与寄存器eax绑定，xb与寄存器ebx绑定。
       %ecx属于需要改动的寄存器

 

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