使用 gnu Extended Asm 的 asm（汇编代码）的返回值和约束

Question

作为（初学者）练习，我想使用 GNU asm 在 C 中实现交换操作。

我对这些限制感到困惑。我的代码是：

    int c = 1;
    int b = 2;
    asm ("xchg %2,%3"
            : "=r" (c), "=r" (b)
            : "<X>" (c), "<Y>" (b)
            );
    return c+10*b;

其中 $$ 和 $$ 被 ("0", "0"), ("0", "r"), ("r", "r") 和 (" r", 0")。

("0", "0") 不编译。 （为什么？）

("0", "r") 返回 12，即预期结果。

("r", "r") 和 ("r", "0") 返回 21，就好像什么都没发生一样。 （为什么？）

那么在这些情况下有什么问题呢？为什么会失败？

Answer 1

您可以使用: "+r" (c), "+r" (b) 声明读/写操作数¹ (https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Modifiers.html) 输入/输出指令进入第一组（输出）约束。

当然你应该使用xchg %0, %1 来确保asm 模板只引用你实际声明的操作数。

asm ("xchg %0,%1"
            : "+r" (c), "+r" (b)
  );

脚注 1：有趣的事实：GCC 通过为这些输出发明匹配的输入约束在内部实现读/写操作数。因此，如果您没有修复模板中的%2,%3，它仍然可以编译。但是您无法保证 GCC 选择了哪个顺序来执行匹配约束。

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要找出错误约束发生了什么，请让您的 asm 模板将未使用的操作数名称打印为 asm 注释，例如xchg %2,%3 # inputs= %0,%1 这样您就可以查看编译器的 asm 输出（gcc -S 或 https://godbolt.org），并查看它选择了哪些寄存器。如果它选择了相反的约束，您将看不到任何交换。

或者使用"r"，如果它选择了 2 个与输出操作数不同的寄存器，那么你通过修改它预期保持不变的寄存器来踩到编译器的脚趾（因为你告诉它那些是输入，并且可能在将寄存器与输出分开。）所以不，"r" 不安全。

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如果您确实想手动使用匹配约束，您当然会使用"0"(c), "1"(b) 强制它为c 选择相同的寄存器作为输入，它为c 选择作为输出#0，和 b 作为输出 #1 的输入相同。

当然，根本不需要运行时指令来告诉编译器 C 变量具有彼此的值。

asm ("nop  # c input in %2, output in %0.  b input in %3, output in %1"
     :  "=r" (c), "=r" (b)
     :  "1"(c),   "0"  (b)   // opposite matching constraints
  );

即使nop 也是不必要的，但https://godbolt.org/ 默认会过滤 cmets，因此可以方便地对 NOP 进行评论。