如何使用 Clang 11、intel 语法和替换变量进行内联汇编

Question

我很难让它工作：

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我尝试了以下方法：

 uint32_t reverseBits(volatile uint32_t n) {
        uint32_t i = n;
    __asm__ (".intel_syntax\n"
            "xor eax, eax \n" 
            "inc eax \n"
       "myloop: \n"
            "shr %0, 1 \n"
            "adc eax, eax \n"
            "jnc short myloop \n"
            "mov %1, %0  \n"
            : [i] "=r"(i),  [n] "=r"(n));;

        return n;
    }

我会得到：

Line 11: Char 14: error: unknown token in expression
            "shr %0, 1 \n"
             ^
<inline asm>:5:5: note: instantiated into assembly here
shr %edx, 1
    ^

显然编译器将%0 替换为%register，但仍保留'%'...

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因此，我决定将%0 替换为edx，将%1 替换为ecx：

 uint32_t reverseBits(volatile uint32_t n) {
        uint32_t i = n;
    __asm__ (".intel_syntax\n"
            "xor eax, eax \n" 
            "inc eax \n"
       "myloop: \n"
            "shr edx, 1 \n"
            "adc eax, eax \n"
            "jnc short myloop \n"
            "mov ecx, edx  \n"
            : [i] "=r"(i),  [n] "=r"(n));;

        return n;
    }

并得到结果错误：

AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL
=================================================================
==31==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0x0001405746c8 (pc 0x00000034214d bp 0x7fff1363ed90 sp 0x7fff1363ea20 T0)
==31==The signal is caused by a READ memory access.
    #1 0x7f61ff3970b2  (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x270b2)
AddressSanitizer can not provide additional info.
==31==ABORTING

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我怀疑编译器优化了一些东西并内联了被调用的函数（所以不是 ret），但我仍然不知道该怎么做。

注意：我无法将编译器从 clang 更改为 gcc，因为它不是我，而是使用 clang 11 的远程服务器。我也已经有 read this link，但它已经很老了（2013 年），如果有事情发生，我会感到惊讶从那以后就没有改变过。

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编辑：按照 Peter Cordes 的出色回答，我能够让它工作得更好一点：

uint32_t reverseBits(volatile uint32_t n) {
        uint32_t i = n;

    __asm__ (".intel_syntax noprefix\n"
            "xor rax,rax \n" 
            "inc rax \n"

       "myloop: \n"
            "shr %V0, 1 \n"
            "adc eax, eax \n"
            "jnc short myloop \n"
            "mov %V0, rax \n"
   
             ".att_syntax"
            : [i] "=r"(i));;
    
        return i;
    }

但是有两件事：

1/ 我不得不将 eax 更改为 rax，因为 %V0 占用 64 位 (r13)，这很奇怪，因为 i 应该只占 32 位 (uint32_t)。

2/ 我没有得到想要的输出：

input is :             00000010100101000001111010011100
output is:   93330624 (00000101100100000001110011000000)
expected:   964176192 (00111001011110000010100101000000)

注意：我测试了 "mov %V0, 1 \n" 并正确地得到了1 作为输出，这证明了替换以某种方式起作用。

Answer 1

我不知道有什么好的方法可以做到这一点，我推荐 GNU C 内联 asm 的 AT&T 语法（或方言替代品add {%1,%0 | %0,%1}，因此它适用于 GCC。）-masm=intel 等选项不让 clang 像在 GCC 中那样替换裸寄存器名称。

How to generate assembly code with clang in Intel syntax? 是关于用于-S 输出 的语法，并且与 GCC 不同，它没有连接到编译器的 inline-asm 输入的语法。 --x86-asm-syntax=intel 的行为没有改变：它仍然以 Intel 语法输出，并且对内联 asm 没有帮助。

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您可以滥用%V0 或%V[i]（而不是%0 或%[i]）在模板中打印“裸”全注册名称 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html#x86Operandmodifiers，但是很烂，因为它只打印 full 寄存器名称。即使对于选择 EAX 的 32 位 int，它也会打印 RAX 而不是 EAX。

（对于"m" 内存操作数获取dword ptr [rsp + 16] 或任何编译器选择的寻址模式也不起作用，但总比没有好。虽然IMO 并不比仅使用AT&T 语法更好。）

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或者您可以选择像"=a"(var) 这样的硬寄存器，然后直接使用EAX 而不是%0。但这更糟，并且破坏了约束系统的一些优化优势。

您的模板中仍然需要".intel_syntax noprefix\n"，并且您应该以".att_syntax" 结束您的模板，以将汇编器切换回AT&T 模式以汇编稍后编译器生成的asm。 （如果您希望您的代码与 GCC 一起使用，则需要！clang 的内置汇编器不会在汇编之前将您的内联 asm 文本合并到一个大的 asm 文本文件中，它会直接进入机器代码以获取编译器生成的指令。）

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显然告诉编译器它可以使用"=r" 选择任何寄存器，然后实际使用您自己的硬编码选择，当编译器选择不同时会产生未定义的行为。您将踩到编译器的脚趾并破坏它以后想要使用的值，并让它从错误的寄存器中获取垃圾作为输出。 IDK 你为什么费心在你的问题中包含这个；出于同样明显的原因，这会以完全相同的方式破坏 AT&T 语法。