用C写程序比直接用汇编写程序更简洁,可读性更好,但效率可能不如汇编程序,因为C程序毕竟要经由编译器生成汇编代码,尽管现代编译器的优化已经做得很好了,但还是不如手写的汇编代码。另外,有些平台相关的指令必须手写,在C语言中没有等价的语法,因为C语言的语法和概念是对各种平台的抽象,而各种平台特有的一些东西就不会在C语言中出现了,例如x86是端口I/O,而C语言就没有这个概念,所以in/out
指令必须用汇编来写。
C语言简洁易读,容易组织规模较大的代码,而汇编效率高,而且写一些特殊指令必须用汇编,为了把这两方面的好处都占全了,gcc
提供了一种扩展语法可以在C代码中使用内联汇编(Inline
Assembly)。最简单的格式是__asm__("assembly code");
,例如__asm__("nop");
,nop
这条指令什么都不做,只是让CPU空转一个指令执行周期。如果需要执行多条汇编指令,则应该用\n\t
将各条指令分隔开,例如:
__asm__("movl $1, %eax\n\t" "movl $4, %ebx\n\t" "int $0x80");
通常 C 代码中的内联汇编需要和C的变量建立关联,需要用到完整的内联汇编格式:
__asm__(assembler template : output operands /* optional */ : input operands /* optional */ : list of clobbered registers /* optional */ );
这种格式由四部分组成,第一部分是汇编指令,和上面的例子一样,第二部分和第三部分是约束条件,第二部分指示汇编指令的运算结果要输出到哪些C操作数中,C操作数应该是左值表达式,第三部分指示汇编指令需要从哪些C操作数获得输入,第四部分是在汇编指令中被修改过的寄存器列表,指示编译器哪些寄存器的值在执行这条__asm__
语句时会改变。后三个部分都是可选的,如果有就填写,没有就空着只写个:
号。例如:
例 19.6. 内联汇编
#include <stdio.h> int main() { int a = 10, b; __asm__("movl %1, %%eax\n\t" "movl %%eax, %0\n\t" :"=r"(b) /* output */ :"r"(a) /* input */ :"%eax" /* clobbered register */ ); printf("Result: %d, %d\n", a, b); return 0; }
这个程序将变量a
的值赋给b
。"r"(a)
指示编译器分配一个寄存器保存变量a
的值,作为汇编指令的输入,也就是指令中的%1
(按照约束条件的顺序,b
对应%0
,a
对应1%
),至于%1
究竟代表哪个寄存器则由编译器自己决定。汇编指令首先把%1
所代表的寄存器的值传给eax
(为了和%1
这种占位符区分,eax
前面要求加两个%
号),然后把eax
的值再传给%0
所代表的寄存器。"=r"(b)
就表示把%0
所代表的寄存器的值输出给变量b
。在执行这两条指令的过程中,寄存器eax
的值被改变了,所以把"%eax"
写在第四部分,告诉编译器在执行这条__asm__
语句时eax
要被改写,所以在此期间不要用eax
保存其它值。
我们看一下这个程序的反汇编结果:
__asm__("movl %1, %%eax\n\t" 80483dc: 8b 55 f8 mov -0x8(%ebp),%edx 80483df: 89 d0 mov %edx,%eax 80483e1: 89 c2 mov %eax,%edx 80483e3: 89 55 f4 mov %edx,-0xc(%ebp) "movl %%eax, %0\n\t" :"=r"(b) /* output */ :"r"(a) /* input */ :"%eax" /* clobbered register */ );
可见%0
和%1
都代表edx
寄存器,首先把变量a
(位于ebp-8
的位置)的值传给edx
然后执行内联汇编的两条指令,然后把edx
的值传给b
(位于ebp-12
的位置)。
关于内联汇编就介绍这么多,本书不做深入讨论。