gcc使用.rtf

gcc 的使用方法整理

★寻址方式

AT&T: immed32(basepointer,indexpointer,indexscale)
Intel: [basepointer + indexpointer*indexscale + imm32)

Linux工作于保护模式下，用的是３２位线性地址，所以在计算地址时不用考虑segment:offset的问题．上式中的地址应为：
imm32 + basepointer + indexpointer*indexscale

下面是一些例子：

★直接寻址

AT&T: _booga　; _booga是一个全局的C变量

注意加上$是表示地址引用，不加是表示值引用．
注：对于局部变量，可以通过堆栈指针引用．

Intel: [_booga]

★寄存器间接寻址

AT&T: (%eax)
Intel: [eax]

★变址寻址

AT&T: _variable(%eax)
Intel: [eax + _variable]

AT&T: _array(,%eax,4)
Intel: [eax*4 + _array]

AT&T: _array(%ebx,%eax,8)
Intel: [ebx + eax*8 + _array]

二　基本的行内汇编

    ·基本的行内汇编很简单，一般是按照下面的格式:
        asm("statements");
例如：asm("nop"); asm("cli");

    ·asm　和　__asm__是完全一样的．

    ·如果有多行汇编，则每一行都要加上　"\n\t"
例如：

asm( "pushl %eax\n\t"
"movl $0,%eax\n\t"
"popl %eax");

    实际上gcc在处理汇编时，是要把asm(...)的内容"打印"到汇编文件中，所以格式控制字符是必要的．

再例如：
asm("movl %eax,%ebx");
asm("xorl %ebx,%edx");
asm("movl $0,_booga);

    在上面的例子中，由于我们在行内汇编中改变了edx和ebx的值，但是由于gcc的特殊的处理方法，即先形成汇编文件，再交给GAS去汇编，所以GAS并不知道我们已经改变了edx和ebx的值，如果程序的上下文需要edx或ebx作暂存，这样就会引起严重的后果．对于变量_booga也存在一样的问题．为了解决这个问题，就要用到扩展的行内汇编语法．

三　扩展的行内汇编

    扩展的行内汇编类似于Watcom.

    基本的格式是：
asm ( "statements" : output_regs : input_regs : clobbered_regs);
clobbered_regs指的是被改变的寄存器．

下面是一个例子(为方便起见，我使用全局变量）：

int count=1;
int value=1;
int buf[10];
void main()
{
asm(
"cld \n\t"
"rep \n\t"
"stosl"
:
: "c" (count), "a" (value) , "D" (buf[0])
: "%ecx","%edi" );
}

得到的主要汇编代码为：

movl count,%ecx
movl value,%eax
movl buf,%edi
#APP
cld
rep
stosl
#NO_APP

    cld,rep,stos就不用多解释了．这几条语句的功能是向buf中写上count个value值．冒号后的语句指明输入，输出和被改变的寄存器．通过冒号以后的语句，编译器就知道你的指令需要和改变哪些寄存器，从而可以优化寄存器的分配．
    其中符号"c"(count)指示要把count的值放入ecx寄存器

类似的还有：

a eax
b ebx
c ecx
d edx
S esi
D edi
I 常数值，(0 - 31)
q,r 动态分配的寄存器
g eax,ebx,ecx,edx或内存变量
A 把eax和edx合成一个64位的寄存器(use long longs)

我们也可以让gcc自己选择合适的寄存器．
如下面的例子：
asm("leal (%1,%1,4),%0"
: "=r" (x)
: "0" (x) );

这段代码实现5*x的快速乘法．
得到的主要汇编代码为：
movl x,%eax
#APP
leal (%eax,%eax,4),%eax
#NO_APP
movl %eax,x

几点说明：

1.使用q指示编译器从eax,ebx,ecx,edx分配寄存器．使用r指示编译器从eax,ebx,ecx,edx,esi,edi分配寄存器．

2.我们不必把编译器分配的寄存器放入改变的寄存器列表，因为寄存器已经记住了它们．

3."="是标示输出寄存器，必须这样用．

4.数字%n的用法：

    数字表示的寄存器是按照出现和从左到右的顺序映射到用"r"或"q"请求的寄存器．如果我们要重用"r"或"q"请求的寄存器的话，就可以使用它们．

5.如果强制使用固定的寄存器的话，如不用%1,而用ebx,则asm("leal (%%ebx,%%ebx,4),%0"

: "=r" (x)
: "0" (x) );

注意要使用两个%,因为一个%的语法已经被%n用掉了．

下面可以来解释letter 4854-4855的问题：


1、变量加下划线和双下划线有什么特殊含义吗？
    加下划线是指全局变量，但我的gcc中加不加都无所谓．

2、以上定义用如下调用时展开会是什么意思？
#define _syscall1(type,name,type1,arg1) \
type name(type1 arg1) \
{ \
long __res; \
/* __res应该是一个全局变量　*/
__asm__ volatile ("int $0x80" \
/* volatile 的意思是不允许优化，使编译器严格按照你的汇编代码汇编*/
: "=a" (__res) \
/* 产生代码　movl %eax, __res */
: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(arg1))); \
/* 如果我没记错的话，这里##指的是两次宏展开．
　　即用实际的系统调用名字代替"name",然后再把__NR_...展开．
　　接着把展开的常数放入eax，把arg1放入ebx */
if (__res >= 0) \
return (type) __res; \
errno = -__res; \
return -1; \
}



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x86内联汇编

    本文提供了在 Linux 平台上使用和构造 x86 内联汇编的概括性介绍。他介绍了内联汇编及其各种用法的基础知识，提供了一些基本的内联汇编编码指导，并解释了在 Linux 内核中内联汇编代码的一些实例。
    如果您是 Linux 内核的开发人员，您会发现自己经常要对与体系结构高度相关的功能进行编码或优化代码路径。您很可能是通过将汇编语言指令插入到 C 语句的中间（又称为内联汇编的一种方法）来执行这些任务的。让我们看一下 Linux 中内联汇编的特定用法。（我们将讨论限制在 IA32 汇编。） 
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简述

GNU 汇编程序简述
    让我们首先看一下 Linux 中使用的基本汇编程序语法。GCC（用于 Linux 的 GNU C 编译器）使用 AT&T 汇编语法。下面列出了这种语法的一些基本规则。（该列表肯定不完整；只包括了与内联汇编相关的那些规则。）
寄存器命名
    寄存器名称有 % 前缀。即，如果必须使用 eax，它应该用作 %eax。

源操作数和目的操作数的顺序
    在所有指令中，先是源操作数，然后才是目的操作数。这与将源操作数放在目的操作数之后的 Intel 语法不同。
    mov %eax, %ebx, transfers the contents of eax to ebx.

操作数大小
    根据操作数是字节 (byte)、字 (word) 还是长型 (long)，指令的后缀可以是 b、w 或 l。这并不是强制性的；GCC 会尝试通过读取操作数来提供相应的后缀。但手工指定后缀可以改善代码的可读性，并可以消除编译器猜测不正确的可能性。

    movb %al, %bl -- Byte move
    movw %ax, %bx -- Word move
    movl %eax, %ebx -- Longword move

立即操作数
    通过使用 $ 指定直接操作数。

    movl $0xffff, %eax -- will move the value of 0xffff into eax register.

间接内存引用
    任何对内存的间接引用都是通过使用 ( ) 来完成的。

    movb (%esi), %al -- will transfer the byte in the memory
    pointed by esi into al register



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内联汇编

内联汇编
    GCC 为内联汇编提供特殊结构，它具有以下格式：
    asm ( assembler template
        : output operands               (optional)
        : input operands                (optional)
        : list of clobbered registers   (optional)
        );
    本例中，汇编程序模板由汇编指令组成。输入操作数是充当指令输入操作数使用的 C 表达式。输出操作数是将对其执行汇编指令输出的 C 表达式。

    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。

    一个非常基本但很重要的区别在于简单内联汇编只包括指令，而扩展内联汇编包括操作数。要说明这一点，考虑以下示例：

内联汇编的基本要素

{
    int a=10, b;
    asm ("movl %1, %%eax;
          movl %%eax, %0;"
          :"=r"(b)  /* output */
          :"r"(a)       /* input */
         :"%eax"); /* clobbered register */
}

    在上例中，我们使用汇编指令使 "b" 的值等于 "a"。请注意以下几点：
    "b" 是输出操作数，由 %0 引用，"a" 是输入操作数，由 %1 引用。
    "r" 是操作数的约束，它指定将变量 "a" 和 "b" 存储在寄存器中。请注意，输出操作数约束应该带有一个约束修饰符 "="，指定它是输出操作数。
    要在 "asm" 内使用寄存器 %eax，%eax 的前面应该再加一个 %，换句话说就是 %%eax，因为 "asm" 使用 %0、%1 等来标识变量。任何带有一个 % 的数都看作是输入／输出操作数，而不认为是寄存器。
第三个冒号后的修饰寄存器 %eax 告诉将在 "asm" 中修改 GCC %eax 的值，这样 GCC 就不使用该寄存器存储任何其它的值。
    movl %1, %%eax 将 "a" 的值移到 %eax 中，movl %%eax, %0 将 %eax 的内容移到 "b" 中。
因为 "b" 被指定成输出操作数，因此当 "asm" 的执行完成后，它将反映出更新的值。换句话说，对 "asm" 内 "b" 所做的更改将在 "asm" 外反映出来。




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程序模板

    汇编程序模板是一组插入到 C 程序中的汇编指令（可以是单个指令，也可以是一组指令）。每条指令都应该由双引号括起，或者整组指令应该由双引号括起。每条指令还应该用一个定界符结尾。有效的定界符为新行 (\n) 和分号 (;)。 '\n' 后可以跟一个 tab(\t) 作为格式化符号，增加 GCC 在汇编文件中生成的指令的可读性。 指令通过数 %0、%1 等来引用 C 表达式（指定为操作数）。
    如果希望确保编译器不会在 "asm" 内部优化指令，可以在 "asm" 后使用关键字 "volatile"。如果程序必须与 ANSI C 兼容，则应该使用 __asm__ 和 __volatile__，而不是 asm 和 volatile。



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操作数

   C 表达式用作 "asm" 内的汇编指令操作数。在汇编指令通过对 C 程序的 C 表达式进行操作来执行有意义的作业的情况下，操作数是内联汇编的主要特性。
    每个操作数都由操作数约束字符串指定，后面跟用括弧括起的 C 表达式，例如："constraint" (C expression)。操作数约束的主要功能是确定操作数的寻址方式。

    可以在输入和输出部分中同时使用多个操作数。每个操作数由逗号分隔开。

    在汇编程序模板内部，操作数由数字引用。如果总共有 n 个操作数（包括输入和输出），那么第一个输出操作数的编号为 0，逐项递增，最后那个输入操作数的编号为 n-1。总操作数的数目限制在 10，如果机器描述中任何指令模式中的最大操作数数目大于 10，则使用后者作为限制。



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修饰寄存器列表

    如果 "asm" 中的指令指的是硬件寄存器，可以告诉 GCC 我们将自己使用和修改它们。这样，GCC 就不会假设它装入到这些寄存器中的值是有效值。通常不需要将输入和输出寄存器列为 clobbered，因为 GCC 知道 "asm" 使用它们（因为它们被明确指定为约束）。不过，如果指令使用任何其它的寄存器，无论是明确的还是隐含的（寄存器不在输入约束列表中出现，也不在输出约束列表中出现），寄存器都必须被指定为修饰列表。修饰寄存器列在第三个冒号之后，其名称被指定为字符串。
    至于关键字，如果指令以某些不可预知且不明确的方式修改了内存，则可能将 "memory" 关键字添加到修饰寄存器列表中。这样就告诉 GCC 不要在不同指令之间将内存值高速缓存在寄存器中。



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操作数约束

    前面提到过，"asm" 中的每个操作数都应该由操作数约束字符串描述，后面跟用括弧括起的 C 表达式。操作数约束主要是确定指令中操作数的寻址方式。约束也可以指定：
    ·是否允许操作数位于寄存器中，以及它可以包括在哪些种类的寄存器中
    ·操作数是否可以是内存引用，以及在这种情况下使用哪些种类的地址
    ·操作数是否可以是立即数

约束还要求两个操作数匹配。

常用约束

    在可用的操作数约束中，只有一小部分是常用的；下面列出了这些约束以及简要描述。有关操作数约束的完整列表，请参考 GCC 和 GAS 手册。

寄存器操作数约束 (r)
    使用这种约束指定操作数时，它们存储在通用寄存器中。请看下例：
           asm ("movl %%cr3, %0\n" :"=r"(cr3val));
    这里，变量 cr3val 保存在寄存器中，%cr3 的值复制到寄存器上，cr3val 的值从该寄存器更新到内存中。指定 "r" 约束时，GCC 可以将变量 cr3val 保存在任何可用的 GPR 中。要指定寄存器，必须通过使用特定的寄存器约束直接指定寄存器名。