asm volatile() 中的冒号是什么意思答案

【问题标题】：what does the colon in asm volatile() meanasm volatile() 中的冒号是什么意思
【发布时间】：2021-11-15 21:06:25
【问题描述】：

我不确定我是否不小心修改了代码，但这里是（我是内联汇编的初学者，但很习惯在不同的文件中汇编）：-

void out8(uint16 port, uint8 data) {asm volatile("outb %0, %1" : "dN"(port) : "a"(data));}
void out16(uint16 port, uint16 data) {asm volatile("outw %0, %1" : "dN"(port) : "a"(data));}
void out32(uint16 port, uint32 data) {asm volatile("outl %%eax, %%dx" : "dN"(port) : "a"(data));}

以前它没有给出错误，但现在它是。但任何人都可以更正这段代码吗？还有，告诉我冒号分隔值的依据是什么，冒号分隔区域中的“dN”和“a”，内联汇编中的“%0”和“%1”，为什么“a”和“dN”旁边的括号中的那些变量“port”和“data”以及“%[ reg]" 和 "%%[reg]" 以便我以后得到它们时可以解决这些问题。（tl;du（u 代表理解）内联扩展汇编的手册页是日语（你知道我的意思，对吗？））

[已解决]

使用过：-

void out(uint16 port, uint8 data) {asm volatile("outb %1, %0" :: "dN"(port), "a"(data));}
void out(uint16 port, uint16 data) {asm volatile("outw %1, %0" : : "dN"(port), "a"(data));}
// Warning, this one's still unsafe, even though it compiles
void out(uint16 port, uint32 data) {asm volatile("outl %%eax, %%dx" : : "dN"(port), "a"(data));}

（对未来读者的警告：outl 仍有错误，请参阅答案。）

【问题讨论】：

在询问涉及构建错误的问题时，总是包含您遇到的实际错误。最好是一个合适的minimal reproducible example 也向我们展示。
你读过多少the GCC documentation？ inline assembly documentation 关于这个问题的哪些部分你不明白？
显然，请阅读语法手册。 gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html。由于将端口号作为输出（在第一个: 之后，而不是第二个），它们都被破坏了。另外，你单独打破了out32。 "dN" 约束允许编译器选择 DX 或立即数，但您不引用 %0 第一个操作数，而是始终假设它将选择 DX。因此，为out32(12, 0x1234) 内联的优化构建将not 将端口号放入DX，但模板中没有%0，$12 不会被替换到编译器的任何地方-生成的汇编。
另请参阅stackoverflow.com/questions/tagged/inline-assembly 以获取指向官方文档以外的指南的链接。如果您对out 有两个“输入”这一事实感到困惑，请将其视为存储指令。两条数据来自 CPU（数据和地址），从而存储到内存中。与 load 或 in 不同，其中 load 指令写入寄存器，编译器需要知道结果放在哪里。
正如我所说，GNU C 内联汇编使编写可编译但不能通过约束向编译器/优化器准确描述模板的代码变得非常容易。因此，它会因周围代码和编译器选项的某些组合而中断。 “它编译”是必要的，但远不足以使内联汇编正确。

标签： c++ assembly gcc inline-assembly

【解决方案1】：

显然，请阅读语法手册。 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html.

asm asm-qualifiers ( AssemblerTemplate 
                 : OutputOperands 
                 [ : InputOperands
                 [ : Clobbers ] ])

另请参阅https://stackoverflow.com/questions/tagged/inline-assembly 以获取官方文档以外的指南链接。

你在输出部分有"dN"(port)，但它实际上是一个输入（不是= 或+）。是的，I/O 端口号应该是一个输入：它是 asm 语句需要从程序的周围代码中获取的东西，而不是 asm 语句提供给程序的东西。所以编译器需要知道如何将它提供给 asm 语句，而不是收集它。

如果您对 out 有两个“输入”这一事实感到困惑，请将其视为存储指令。两条数据来自 CPU（数据和地址），导致存储到内存中。与 load 或 in 不同，其中 load 指令写入寄存器，编译器需要知道结果放在哪里。

假设这是针对 AT&T 语法（而不是 gcc -masm=intel），您的 %0, %1 操作数的约束顺序也错误。命名约束，如 [port] "dN" (port) 以匹配模板中的 %[port] 可以避免这种情况。 https://www.felixcloutier.com/x86/out 在 Intel 语法中是 out dx/imm8, AL/AX/EAX，在 AT&T 中是 out %al/%ax/%eax, %dx/$imm8。

另外，你以另一种方式单独破坏了`out32()`。

"dN" 约束允许编译器为该变量选择 DX 或立即数（如果它的值在编译时已知并且是 small enough）。

但是您的 asm 模板字符串没有引用 %0 第一个操作数，而是硬编码 %%dx 寄存器名称，这仅在编译器选择 DX 时才正确。

内联 out32(0x80, 0x1234) 的优化构建不会将端口号与前面的指令一起放入 DX 中，而是选择 N（无符号 8 位）约束，因为它更便宜。但是在最终编译器生成的 asm 中没有 $0x80 被填充，因为模板中没有 %0 供编译器扩展。

在将整个 asm 传递给汇编程序之前，请考虑编译器扩展的 asm 模板字符串，例如 printf 格式字符串。（包括编译器在编译其他 C 语句之前和之后生成的指令，以及一些约束，例如 "r" 或 "d"，如果 C 变量或表达式的值不存在，则将其放入寄存器。）

%% 只是一个文字 %，因此如果您想硬编码一个 AT&T 寄存器名称，例如 %eax，您可以在 Extended Asm 模板中使用 %%eax。

您可以在 https://godbolt.org/ 上看到该 asm。（使用“二进制”模式来查看生成的编译器生成的 asm 是否会真正汇编。使用内联 asm 时不能保证。）

对于工作 outb / 等宏，许多代码库都定义了它们，我认为一些 libc 实现具有内联包装器，比如可能是 MUSL，也可能是 glibc。如果您只想要工作代码，请不要在不了解内联 asm 时尝试编写自己的代码。

另外，你以另一种方式单独破坏了out32()。

另外，你以另一种方式单独破坏了`out32()`。