关于GCC内联汇编(也可以叫内嵌汇编)的简单学习

1、什么是内嵌汇编

内嵌汇编(Inline Assembly),是一种高级编程语言(C/C++)中常用的源码中直接嵌入汇编语言的技术,从而可以实现对底层硬件的直接控制或起到优化性能的作用。

1.1、内嵌汇编的特点

(1)直接控制:可以使用汇编语言直接控制CPU指令,进行更接近硬件级别的操作;

(2)性能优化:在某些关键代码中,使用汇编指令可以实现更高的执行效率,尤其是在要精细控制硬件相关资源时;

(3)与高级语言结合:允许在同一源文件中使用两种语言,实现汇编语言和高级语言的无缝融合;

1.2、使用内嵌汇编的场景

(1)性能敏感的代码

(2)需要直接控制相关硬件

(3)特定平台的优化;

1.3、使用内嵌汇编的缺点

(1)可移植性变差,因为与特定的硬件结果和编译器强相关,因此对代码移植性不友好;

(2)复杂性,通常编码中不会将汇编和高级语言写在一起,这样不太符合常规,对高级语言代码来说,会导致代码更复杂,可阅读性变差;

(3)代码调试更复杂;

2、内嵌汇编的相关写法介绍

(1)典型写法:

复制代码
asm("汇编语句": 输出部分: 输入部分: 会被修改的部分);

共四个部分,其中汇编语句必不可少,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。

(2)常用写法

复制代码
__asm__ __volatile__(" %0 = UTIMER " : "=r"(ret));

这行代码实际是GCC内联汇编的标准写法,()内是对应具体的汇编操作;

__asm__是GCC关键字asm的宏定义;#define asm asm;

__asm__或asm用来声明一个内联汇编表达式,所以任何一个内联汇编表达式都是以它开头的,是必不可少的。

典型应用示例:

复制代码
__asm__ __volatile__ ("Instruction List");

(3)内联汇编中%0,=r 是什么?

"%0"代表指令的操作数,称为占位符,内联汇编靠它们将C语言表达式与指令操作数相对应;

"ret"前面的限制字符串是"=r",其中"="表示"ret"是输出操作数,"r"表示需要将"ret"与某个通用寄存器相关联,先将操作数的值读入寄存器,然后在指令中使用相应寄存器,而不是"ret"本身,

当然指令执行完后需要将通用寄存器中的值存入变量"ret",从表面上看好像是指令直接对"ret"进行操作,实际上GCC做了隐式处理;

所以下面这个内嵌汇编实现的操作如下:

CPU首先获取UTIMER的返回值,然后将此值存放到CPU的通用寄存器中,最后再将值从通用寄存器中取出并放到ret对应的地址中;

复制代码
__asm__ __volatile__(" %0 = UTIMER " : "=r"(ret));

3、C语言中内嵌汇编代码示例

cpp 复制代码
#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 2, b = 4, result;

    // 使用内嵌汇编进行加法
    asm ("addl %%ebx, %%eax;"
         : "=a" (result)  // 输出
         : "a" (a), "b" (b) // 输入
    );

    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

在这个示例中,asm关键字用于插入汇编代码,addl 指令用于将 b 加到 a 上,结果存储在 result 中。

4、参考文档

https://www.cnblogs.com/FireLife-Cheng/p/18186927

https://zhuanlan.zhihu.com/p/456311418

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