ASM 约束副作用

Question

我很难理解某些特定的影响 GCC 中用于内联汇编的约束。

在下面的示例中，如果我在输出上使用“=X”并在所有输入上使用“X”运行，则 2 打印输出

0x562f39629260, 100

0x14, 100

这表明指向我分配的缓冲区的指针已更改。导致 Segfault 是尝试读取缓冲区的内容 在我的汇编代码之后。

相反，如果我在输出中输入“+X”或在输入中输入“m”，那么 地址保持不变，打印输出：

0x55571bb83260, 100

0x55571bb83260, 100

而且我可以安全地读取缓冲区而不会出现段错误。

我不明白如何或为什么应该/可以修改此指针？ 有没有办法安全地选择约束？ gcc 在线文档 对此没有提供太多见解。

非常感谢，

int main() {
    long size = 100;
    char * buffer = (char*)malloc(size*sizeof(char));

    printf("%p, %d\n",buffer, size);

    __asm__(
    "mov %[out], %%rcx \n"
    "mov %[size], %%rbx \n"
    "loop: \n"
    "movb $1, (%%rcx) \n"
    "add $1, %%rcx \n"
    "sub $1, %%rbx \n"
    "jnz loop \n"
    : "=X"(buffer) //outputs
    : [out]"X"(buffer), [size]"X"(size) //inputs
    : "rbx", "rcx" //clobbers
    );

    printf("%p, %d\n",buffer, size);

    return 0;
}

Answer 1

=X 中的 = 表示这是一个 OUTPUT ONLY 约束（与 + 的更新约束相反）。这意味着汇编代码应该向操作数（%0）写入一些内容，这将是输出的值。但是由于您的汇编代码从不写入%0，因此您会得到该位置的任何垃圾（可能是寄存器分配器选择的寄存器）。

尝试在 asm 代码中添加 mov %%rcx,%0 行，看看实际发生了什么。

你真正想要的很可能更像是：

__asm__ volatile (
"mov %[size], %%rbx \n"
"loop: \n"
"movb $1, (%[out]) \n"
"add $1, %[out] \n"
"sub $1, %%rbx \n"
"jnz loop \n"
: [out]"+r"(buffer) //outputs
: [size]"X"(size) //inputs
: "rbx", "memory" //clobbers
);

请注意，这会使buffer 指向插入的值之后（在缓冲区的末尾）——不清楚这是否是您想要的。你可以对尺寸做同样的事情，让它变得更简单：

__asm__ volatile (
"loop: \n"
"movb $1, (%[out]) \n"
"add $1, %[out] \n"
"sub $1, %[size] \n"
"jnz loop \n"
: [out]"+r"(buffer), [size]"+X"(size) //outputs
: //inputs
: "memory" //clobbers
);

虽然完全不使用 asm 会更简单（并且对优化器来说更好）：

do { *buffer++ = '\1'; } while (--size);

---

总结一下下面所有的 cmets，你可能想要的是这样的：

long size = 100;
char buffer[100];
char *temp;
__asm__(
"loop: \n"
"movb $1, (%[out]) \n"
"add $1, %[out] \n"
"sub $1, %[size] \n"
"jnz loop \n"
: [out]"=r"(temp), [size]"+X"(size), "=m"(buffer) //outputs
: "0"(buffer) // inputs
)  // no clobbers

• 对整个缓冲区使用"=m" 约束而不是内存破坏和易失性意味着如果不使用任何结果，则可以消除死代码
• 对在缓冲区上移动的指针使用临时值意味着可以保留原始缓冲区（开始）值。
• 如果必须对缓冲区使用 malloc，"=m"(*(char (*)[100])buffer) 可用于获取对整个缓冲区的约束。

但是，我坚持我之前的评论，即不使用 asm 编写它会更好；它更简单，更容易理解，编译器的优化器可能会为你向量化它。