内联汇编中匹配约束有什么用

Question

从以下链接， https://www.ibm.com/developerworks/library/l-ia/index.html

一个变量可以同时作为输入和输出操作数。

我写了以下代码：

#include <stdio.h>

int main()
{   
    int num = 1;
    asm volatile ("incl %0"
            :"=a"(num)
            :"0"(num));
    printf("num:%d\n", num);
    return 0;
}

上面的代码增加了num的值。

匹配约束有什么用，如果我不使用匹配约束，代码就不能按预期工作。

asm volatile ("incl %0"
                :"=a"(num));

Answer 1

我们为什么以及何时应该使用匹配约束

这不是你问的问题；您问为什么需要输入，当您知道语法的实际含义时，这应该是相当明显的。 （"=r"(var) 是一个纯输出，独立于 C 变量之前的任何值，就像var = 123; 一样）。所以"=r" 带有inc 指令就像var = stale_garbage + 1;

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但无论如何，正如我评论的那样，有趣的问题是“当您可以将"+r"(var) 用于读/写操作数而不是更复杂的匹配约束语法时，为什么存在匹配约束？强>”

它们很少有用；通常您可以将相同的变量用于输入和输出，尤其是当您的 asm 包含在 C 包装函数中时。但是，如果您不想对输入和输出使用相同的 C var，但仍需要它们选择相同的寄存器或内存，那么您需要一个匹配的约束。一个用例可能是包装系统调用是一个用例；您可能希望对索书号与返回值使用不同的 C 变量。 （除非您可以只使用 "=a" 和 "a" 而不是匹配约束；编译器别无选择。）或者比输入 var 更窄或不同类型的输出 var 可能是另一个用例.

IIRC，x87 是另一个用例；我似乎记得"+t" 不工作。

我认为"+r" RMW 约束在内部实现为具有“隐藏”匹配约束的输出。但是，虽然%1 通常在只有一个操作数的 asm 模板中出错，但如果该操作数是输入/输出 "+something"，那么 GCC 不会拒绝 %1 操作数数字太高。如果您查看 asm 以了解它实际为该越界操作数编号选择了哪个寄存器或内存，它确实与输入/输出操作数匹配。

所以"+r" 基本上是匹配约束的语法糖。我不确定它是否在某个时候是新的，并且在 GCC 版本 x.y 之前您必须使用匹配约束？经常看到教程示例使用具有相同 var 的匹配约束作为输入和输出，使用 "+" RMW 约束更易于阅读。

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基础知识：

使用 "a" 和 "=a" 这样的约束，您不需要匹配约束；无论如何，编译器只有 1 个选择。有用的地方是"=r"，编译器可以在其中选择任何寄存器，您需要它为输入操作数选择 same 寄存器。

如果您只使用 "=r" 和单独的 "r" 输入，您会告诉编译器它可以将其用作复制和任何操作，而原始输入保持不变并在新注册。或者根据需要覆盖输入。这适用于lea 1(%[srcreg]), %[dstreg]，但不适用于inc %0。后者会假设 %0 和 %1 是同一个寄存器，因此您需要做一些事情来确保这是真的！

Answer 2

这段代码：

asm volatile ("incl %0"
                :"=a"(num));

不起作用，因为为了增加寄存器中的值（在这种情况下增加 1），需要从寄存器中读取原始值； 1 添加到它;并将值写回寄存器。 =a 仅表示寄存器 EAX 的输出在完成后将移动到 num，但编译器不会加载带有 num 原始值的寄存器 EAX。上面的代码只会将 1 加到 EAX 中的任何内容（可以是任何内容），并在内联汇编完成后将其放入 num。

asm volatile ("incl %0"
        :"=a"(num)
        :"0"(num));

另一方面，这表示num 既用作输入（因此num 的值被移动到 EAX），它还在 EAX 中输出一个值，因此编译器将移动 EAX 中的值内联汇编完成后发送到num。

它也可以被重写为使用输入/输出约束（这做同样的事情）：

asm volatile ("incl %0"
        :"+a"(num));

这里也不需要volatile，因为所有副作用都在约束中捕获。不必要地添加volatile 会导致代码生成效率降低，但代码仍然可以工作。我会这样写的：

asm ("incl %0"
     :"+a"(num));