GCC内嵌汇编语言

GCC内嵌汇编语言

作者:肖文鹏 临江仙 整理:杨小华

绝大多数 Linux 程序员以前只接触过DOS/Windows 下的汇编语言,这些汇编代码都是 Intel 风格的。但在 Unix 和 Linux 系统中,更多采用的还是 AT&T 格式,两者在语法格式上有着很大的不同。

汇编基本语法简介

在 AT&T 汇编格式中,寄存器名要加上 '%' 作为前缀;而在 Intel 汇编格式中,寄存器名不需要加前缀。例如:

AT&T 格式

Intel 格式

pushl %eax

push eax

在 AT&T 汇编格式中,用 '$' 前缀表示一个立即操作数;而在 Intel 汇编格式中,立即数的表示不用带任何前缀。例如:

AT&T 格式

Intel 格式

pushl $1

push 1

AT&T 和 Intel 格式中的源操作数和目标操作数的位置正好相反。在 Intel 汇编格式中,目标操作数在源操作数的左边;而在 AT&T 汇编格式中,目标操作数在源操作数的右边。例如:

AT&T 格式

Intel 格式

addl $1, %eax

add eax, 1

在 AT&T 汇编格式中,操作数的字长由操作符的最后一个字母决定,后缀'b'、'w'、'l'分别表示操作数为字节(byte,8 比特)、字(word,16 比特)和长字(long,32比特);而在 Intel 汇编格式中,操作数的字长是用 "byte ptr" 和 "word ptr" 等前缀来表示的。例如:

AT&T 格式

Intel 格式

movb val, %al

mov al, byte ptr val

在 AT&T 汇编格式中,绝对转移和调用指令(jump/call)的操作数前要加上'*'作为前缀,而在 Intel 格式中则不需要。

远程转移指令和远程子调用指令的操作码,在 AT&T 汇编格式中为 "ljump" 和 "lcall",而在 Intel 汇编格式中则为 "jmp far" 和 "call far",即:

AT&T 格式

Intel 格式

ljump $section, $offset

jmp far section:offset

lcall $section, $offset

call far section:offset

与之相应的远程返回指令则为:

AT&T 格式

Intel 格式

lret $stack_adjust

ret far stack_adjust

在 AT&T 汇编格式中,内存操作数的寻址方式是

AT&T 格式

Intel 格式

section:disp(base, index, scale)

section:[base + index*scale + disp]

由于 Linux 工作在保护模式下,用的是 32 位线性地址,所以在计算地址时不用考虑段基址和偏移量,而是采用如下的地址计算方法:disp + base + index * scale

下面是一些内存操作数的例子:

AT&T 格式

Intel 格式

movl -4(%ebp), %eax

mov eax, [ebp - 4]

movl array(, %eax, 4), %eax

mov eax, [eax*4 + array]

movw array(%ebx, %eax, 4), %cx

mov cx, [ebx + 4*eax + array]

movb $4, %fs:(%eax)

mov fs:eax, 4

内嵌汇编格式简介

内嵌汇编语法如下:

__asm__(汇编语句模板: 输出部分: 输入部分: 破坏描述部分)

其中,asm 和 __asm__是完全一样的。共四个部分:汇编语句模板,输出部分,输入部分,破坏描述部分,各部分使用“:”格开,汇编语句模板必不可少,其他三部分可选,如果使用了后面的部分,而前面部分为空,也需要用“:”格开,相应部分内容为空。例如:

__asm__ __volatile__("cli": : :"memory")

1、汇编语句模板

汇编语句模板由汇编语句序列组成,语句之间使用“;”、“//n”或“//n//t”分开。指令中的操作数可以使用占位符引用C语言变量,操作数占位符最多10个,名称如下:%0,%1,…,%9。指令中使用占位符表示的操作数,总被视为long型(4个字节),但对其施加的操作根据指令可以是字或者字节,当把操作数当作字或者字节使用时,默认为低字或者低字节。对字节操作可以显式的指明是低字节还是次字节。方法是在%和序号之间插入一个字母,“b”代表低字节,“h”代表高字节,例如:%h1。

2、输出部分

输出部分描述输出操作数,不同的操作数描述符之间用逗号格开,每个操作数描述符由限定字符串和C 语言变量组成。每个输出操作数的限定字符串必须包含“=”表示他是一个输出操作数。

例:

__asm__ __volatile__("pushfl ; popl %0 ; cli":"=g" (x) )

描述符字符串表示对该变量的限制条件,这样GCC 就可以根据这些条件决定如何分配寄存器,如何产生必要的代码处理指令操作数与C表达式或C变量之间的联系。

3、输入部分

输入部分描述输入操作数,不同的操作数描述符之间使用逗号格开,每个操作数描述符由限定字符串和C语言表达式或者C语言变量组成。

例1 :

__asm__ __volatile__ ("lidt %0" : : "m" (real_mode_idt));

例二(bitops.h):

Static __inline__ void __set_bit(int nr, volatile void * addr) {         __asm__(                          "btsl %1,%0"                         :"=m" (ADDR)                         :"Ir" (nr)); }

后例功能是将(*addr)的第nr位设为1。第一个占位符%0与C 语言变量ADDR对应,第二个占位符%1与C语言变量nr对应。因此上面的汇编语句代码与下面的伪代码等价:btsl nr, ADDR,该指令的两个操作数不能全是内存变量,因此将nr的限定字符串指定为“Ir”,将nr 与立即数或者寄存器相关联,这样两个操作数中只有ADDR为内存变量。

4、限制字符

   4.1、限制字符列表

限制字符有很多种,有些是与特定体系结构相关,此处仅列出常用的限定字符和i386中可能用到的一些常用的限定符。它们的作用是指示编译器如何处理其后的C语言变量与指令操作数之间的关系。

分类

限定符

描述

通用寄存器

a

将输入变量放入eax这里有一个问题:假设eax已经被使用,那怎么办?其实很简单:因为GCC 知道eax 已经被使用,它在这段汇编代码的起始处插入一条语句pushl %eax,将eax 内容保存到堆栈,然后在这段代码结束处再增加一条语句popl %eax,恢复eax的内容

b

将输入变量放入ebx

c

将输入变量放入ecx

d

将输入变量放入edx

s

将输入变量放入esi

d

将输入变量放入edi

q

将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx中的一个

r

将输入变量放入通用寄存器,也就是eax,ebx,ecx,edx,esi,edi中的一个

A

把eax和edx合成一个64 位的寄存器(use long longs)

内存

m

内存变量

o

操作数为内存变量,但是其寻址方式是偏移量类型,也即是基址寻址,或者是基址加变址寻址

V

操作数为内存变量,但寻址方式不是偏移量类型

“”

操作数为内存变量,但寻址方式为自动增量

p

操作数是一个合法的内存地址(指针)

寄存器或内存

g

将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx中的一个或者作为内存变量

X

操作数可以是任何类型

立即数

I

0-31之间的立即数(用于32位移位指令)

J

0-63之间的立即数(用于64位移位指令)

N

0-255之间的立即数(用于out指令)

i

立即数

n

立即数,有些系统不支持除字以外的立即数,这些系统应该使用“n”而不是“i”

匹配

0

表示用它限制的操作数与某个指定的操作数匹配,

1

也即该操作数就是指定的那个操作数,例如“0”

9

去描述“%1”操作数,那么“%1”引用的其实就是“%0”操作数,注意作为限定符字母的0-9 与指令中的“%0”-“%9”的区别,前者描述操作数,后者代表操作数。

&

该输出操作数不能使用过和输入操作数相同的寄存器

操作数类型

=

操作数在指令中是只写的(输出操作数)

+

操作数在指令中是读写类型的(输入输出操作数)

浮点数

f

浮点寄存器

t

第一个浮点寄存器

u

第二个浮点寄存器

G

标准的80387浮点常数

%

该操作数可以和下一个操作数交换位置 例如addl的两个操作数可以交换顺序(当然两个操作数都不能是立即数)

#

部分注释,从该字符到其后的逗号之间所有字母被忽略

*

表示如果选用寄存器,则其后的字母被忽略

5、破坏描述部分

破坏描述符用于通知编译器我们使用了哪些寄存器或内存,由逗号格开的字符串组成,每个字符串描述一种情况,一般是寄存器名;除寄存器外还有“memory”。例如:“%eax”,“%ebx”,“memory”等。

感谢

这篇文章是两篇文章的综合体,我只是把这两篇文章综合起来了,进行了一下简单的排版,阅读起来方便一点,舒服一点。两位作者分别是肖文鹏和临江仙,向他们表示感谢。后续我会根据相关资料,继续改进该文档,使之更全面。Mail:normalnotebook@126.com,互相学习。

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏小樱的经验随笔

UVa 11461 - Square Numbers【数学,暴力】

题目链接:https://uva.onlinejudge.org/index.php?option=com_onlinejudge&Itemid=8&page=...

3255
来自专栏我是业余自学C/C++的

二维变长数组

1495
来自专栏Python小屋

Python编写只允许实例化一个对象的类

>>> class T: __total = 0 def __init__(self, value): if T.__total != 0: r...

3378
来自专栏swag code

多线程的实现方法

      从Thread类中实例化的对象即代表线程,启动一个线程就是建立一个Thread实例。因为完成线程真正功能的代码放在类的run()方法中,所以可以将线...

632
来自专栏华仔的技术笔记

回顾retain,copy,assign

3598
来自专栏指尖下的Android

JNI之路径初探---6

本篇文章讲解JNI下属性的内存释放问题,众所周知,JAVA有四大引用,1,强引用2,弱引用3,软引用4,虚引用。JNI有三大引用,1,普通全局引用2,弱全局引用...

962
来自专栏ACM算法日常

数塔DP-HDU 2084

在讲述DP算法的时候,一个经典的例子就是数塔问题,它是这样描述的: 有如下所示的数塔,要求从顶层走到底层,若每一步只能走到相邻的结点,则经过的结点的数字之和最大...

681
来自专栏行者常至

010.多线程-线程间通信

安全问题: 当线程在读取资源的过程中,写线程操作了资源, 导致读线程读取的数据,一部分是写之前的数据,一部分是写之后的数据。

1051
来自专栏zlmai的专栏

理解PHP的延迟静态绑定

static::中的static其实是运行时所在类的别名,并不是定义类时所在的那个类名。这个东西可以实现在父类中,能够调用子类的方法和属性。

2282
来自专栏数据结构与算法

1750:全排列

1750:全排列 查看 提交 统计 提问 总时间限制: 1000ms 内存限制: 65536kB描述 给定一个由不同的小写字母组成的字符串,输出这个字符串的所...

37614

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券