在c语言中使用汇编代码，为了实现更高效率或执行特定汇编指令。

语法格式

asm volatile("assembly code"
             : output operands               /* 可选 */
             : input operands                /* 可选 */
             : list of clobbered registers   /* 可选 */
            );

  1. asm和volatile

    • asm 是内联汇编的关键字。
    • volatile 关键字告诉编译器不要优化这段汇编代码。

  2. 输出操作数

     格式为 :[constraints](C variable)

 constraints 是约束字符串，定义了输出操作数的类型和位置。
(C variable)是 C 变量，用于存储汇编代码的输出。

  3. 输入操作数
    同输出操作数

  4. 列表的损坏寄存器
    这是一个可选部分，列出了在汇编代码中被修改的寄存器，告知编译器这些寄存器在汇编代码后可能包含不同的值。

e.g. :

#include <stdio.h>

void main(void) {
    int a = 1;
    int b;
    asm volatile ("mv %0, %1" : "=r"(b) : "r"(a));
    printf("b = %d\n", b);
}

这个例子中将a的值赋值给b并且打印输出了b的值。

constraints 约束字符串

约束字符与约束字符不可以连用，但约束字符和约束修饰符可以连用。

约束字符

  • r表明通用寄存器，编译器可以选择任意一个通用寄存器来存储操作数。
  • m表示内存地址，操作数必须是内存位置。
  • i表示立即数，操作数必须是立即数。

约束修饰符

  • =表示输出操作数，所操作的操作数可写。
  • +表示可读可写，所操作的操作数可读可写。
  • &该操作数要独占相应的寄存器，不要再将其分配给别人。

匹配约束

匹配约束使用数字来表示操作数与另一个操作数相同，使用这个约束时，两个操作数将使用相同的寄存器或内存地址。

e.g.：

asm volatile("mv %0, %1" : "=r"(a) : "0"(b));

在这段代码中，表示a和b使用相同的寄存器。

符号名

在内联汇编中，可以使用别名（也称为符号名）来提高代码的可读性。别名允许你为操作数指定一个更具描述性的名称，而不是依赖数字占位符（如 %0、%1 等）。

格式如下：

asm volatile(
    "assembly code with %(alias)s"
    : [alias1] "constraint" (variable1)
    , [alias2] "constraint" (variable2)
    : [alias3] "constraint" (variable3)
    , [alias4] "constraint" (variable4)
    : "clobbered registers"
);

在使用时，%(符号名)来进行调用。

e.g.：

asm volatile("mv %(a), %(b)" : [a]"=r"(a) : [b]"0"(b));

list of clobbered registers

在 GCC 内联汇编中，clobbered registers 列表用于告诉编译器在执行内联汇编代码时会修改哪些寄存器。编译器会确保这些寄存器的值在汇编代码执行前被保存，并在汇编代码执行后恢复。这对于避免意外的寄存器值变化和潜在的错误非常重要。

e.g.：

#include <stdio.h>

void main(void) {
    int a = 5, b = 10, result;
    asm volatile(
        "add %0, %1, %2\n\t"
        : "=r" (result)          // 输出操作数
        : "r" (a), "r" (b)       // 输入操作数
        : "t0"                   // clobbered 寄存器
    );
    printf("result = %d\n", result);  // 输出 result = 15
}

在这段代码当中，防止t0被修改（实际根本不会被修改），写入了clobbered寄存器当中，在执行完汇编代码之前，会保存t0寄存器，执行之后，会恢复t0寄存器。

memory

如果你在clobbered加入memory这个特殊的描述符，用于告诉编译器，汇编代码会对内存进行读写操作，可能会影响到内存中的任何数据。这会让编译器知道，它不能依赖于寄存器中的数据，并且需要在汇编代码执行前将所有变量值刷新到内存中，以及在汇编代码执行后重新加载这些变量值。

当你使用 memory 作为 clobbered 描述符时，你告诉编译器以下几点：

输入操作数和输出操作数：编译器会确保在执行汇编代码之前，将所有输入操作数的值刷新到内存中，并在执行汇编代码后，从内存中重新加载所有输出操作数的值。
防止优化：编译器不会对涉及内存的指令进行重排序，因为它不能确定内联汇编代码具体修改了哪些内存地址。这有助于防止潜在的优化问题。