2022年嵌入式汇 .pdf
本节是第一次在内核源程序中接触到C 语言中的嵌入式汇编代码。由于我们在通常的C 语言程序的编制过程中一般是不会使用嵌入式汇编程序的，因此这里有必要对其基本格式进行简单的描述， 详细的说明可参见GNU gcc手册中 5 第 4 章的内容 （Extensions to the C Language Family） ，或见参考文献20 （Using Inline Assembly with gcc） 。具有输入和输出参数的嵌入汇编的基本格式为：asm( “ 汇编语句 ” : 输出寄存器 : 输入寄存器 : 会被修改的寄存器); 其中， “ 汇编语句 ” 是你写汇编指令的地方；“ 输出寄存器 ” 表示当这段嵌入汇编执行完之后，哪些寄存器用于存放输出数据。此地，这些寄存器会分别对应一C 语言表达式或一个内存地址； “ 输入寄存器 ” 表示在开始执行汇编代码时，这里指定的一些寄存器中应存放的输入值，它们也分别对应着一C 变量或常数值。下面我们用例子来说明嵌入汇编语句的使用方法。我们在下面列出了前面代码中第22 行开始的一段代码作为例子来详细解说，为了能看清楚我们将这段代码进行了重新编排和编号。01 #define get_seg_byte(seg,addr) 02 ( 03 register char _res; 04 _asm_(push %fs; 05 mov %ax,%fs; 06 movb %fs:%2,%al; 07 pop %fs 08 :=a (_res) 09 : (seg),m (*(addr); 10 _res;) 这段 10 行代码定义了一个嵌入汇编语言宏函数。因为是宏语句，需要在一行上定义，因此这里使用反斜杠 将这些语句连成一行。这条宏定义将被替换到宏名称在程序中被引用的地方。第1 行定义了宏的名称，也即是宏函数名称get_seg_byte(seg,addr)。第 3 行定义了一个寄存器变量_res 。第 4 行上的 _asm_表示嵌入汇编语句的开始。从第4行到第 7 行的 4 条 AT&T 格式的汇编语句。第 8 行即是输出寄存器，这句的含义是在这段代码运行结束后将eax 所代表的寄存器的值放入 _res变量中，作为本函数的输出值，=a中的 a 称为加载代码，= 表示这是输出寄存器。第9 行表示在这段代码开始运行时将seg 放到 eax 寄存器中， 表示使用与上面同个位置的输出相同的寄存器。而(* (addr)表示一个内存偏移地址值。为了在上面汇编语句中使用该地址值，嵌入汇编程序规定把输出和输入寄存器统一按顺序编号，顺序是从输出寄存器序列从左到右从上到下以%0开始，分别记为%0 、%1 、%9 。因此，输出寄存器的编号是%0 （这里只有一个输出寄存器），输入寄存器前一部分( (seg)的编号是 %1 ，而后部分的编号是%2 。上面第 6 行上的 %2 即代表 (*(addr)这个内存偏移量。现在我们来研究4 7 行上的代码的作用。第一句将fs 段寄存器的内容入栈；第二句将 eax 中的段值赋给fs 段寄存器；第三句是把fs:(*(addr)所指定的字节放入al 寄存器中。当执行完汇编语句后，输出寄存器eax 的值将被放入 _res ，作为该宏函数的返回值。很简单，不是吗？通过上面分析， 我们知道， 宏名称中的seg 代表一指定的内存段值，而 addr表示一内名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 存偏移地址量。 到现在为止， 我们应该很清楚这段程序的功能了吧！该宏函数的功能是从指定段和偏移值的内存地址处取一个字节。在看下一个例子。01 asm(cldnt 02 repnt 03 stol 04 : /* 没有输出寄存器*/ 05 : c(count-1), a(fill_value), D(dest) 06 : %ecx, %edi); 1-3行这三句是通常的汇编语句，用以清方向位，重复保存值。第4 行说明这段嵌入汇编程序没有用到输出寄存器。第 5 行的含义是： 将 count-1的值加载到ecx 寄存器中（加载代码是 c ） ，fill_value加载到 eax 中， dest 放到 edi 中。为什么要让gcc 编译程序去做这样的寄存器值的加载，而不让我们自己做呢？因为gcc在它进行寄存器分配时可以进行某些优化工作。例如fill_value值可能已经在eax 中。如果是在一个循环语句中的话，gcc 就可能在整个循环操作中保留eax ，这样就可以在每次循环中少用一个movl语句。最后一行的作用是告诉gcc 这些寄存器中的值已经改变了。很古怪吧？不过在gcc 知道你拿这些寄存器做些什么后，这确实能够对gcc 的优化操作有所帮助。下面列表中，是一些你可能会用到的寄存器加载代码及其具体的含义。表 4.1 常用寄存器加载代码说明代码说明代码说明- a 使用寄存器eax m 使用内存地址b 使用寄存器ebx o 使用内存地址并可以加偏移值c 使用寄存器ecx I 使用常数0-31 d 使用寄存器edx J 使用常数 0-63 S 使用 esi K 使用常数0-255 D 使用 edi L 使用常数0-65535 q 使用动态分配字节可寻址寄存器（eax 、 ebx 、ecx 或 edx ） M 使用常数 0-3 r 使用任意动态分配的寄存器N 使用 1 字节常数（ 0-255 ）g 使用通用有效的地址即可（eax 、 ebx 、ecx 、edx 或内存变量） O 使用常数0-31 A 使用 eax 与 edx 联合 (64位) 下面的例子不是让你自己指定哪个变量使用哪个寄存器，而是让gcc 为你选择。01asm(leal (%1, %1, 4), %0 02: =r(y) 03: 0(x); 第一句汇编语句leal (r1, r2,4), r3语句表示r1+r2*4  r3。这个例子可以非常快地将x 乘 5。其中 %0,%1是指 gcc 自动分配的寄存器。这里%1 代表输入值 x 要放入的寄存器，%0 表示输出值寄存器。输出寄存器代码前一定要加等于号。如果输入寄存器的代码是0 或为空时，则说明使用与相应输出一样的寄存器。所以，如果gcc将 r 指定为 eax 的话，那么上面汇编语句的含义即为：leal (eax,eax,4), eax 注意：在执行代码时，如果不希望汇编语句被gcc 优化而挪动地方，就需要在asm 符名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 号后面添加volatile关键词：as m volatile ();或者更详细的说明为：_asm_ _volatile_ ();下面在具一个较长的例子，如果能看得懂， 那就说明嵌入汇编代码对你来说基本没问题了。这段代码是从include/string.h文件中摘取的， 是 strncmp()字符串比较函数的一种实现。需要注意的是，其中每行中的nt是用于 gcc 预处理程序输出列表好看而设置的，含义与 C 语言中相同。/ 字符串 1 与字符串2 的前 count个字符进行比较。/ 参数： cs - 字符串 1， ct - 字符串 2，count - 比较的字符数。/ %0 - eax(_res)返回值， %1 - edi(cs)串 1 指针， %2 - esi(ct)串 2 指针， %3 - ecx(count)。/ 返回：如果串1 串 2，则返回1；串 1 = 串 2，则返回0；串 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -
