c++ - GCC 内联汇编 : constraints

Question

我很难理解 GCC 内联汇编 (x86) 中的角色约束。我有 read the manual ，它准确地解释了每个约束的作用。问题是，即使我了解每个约束的作用，我也很少理解为什么要使用一个约束而不是另一个约束，或者可能会产生什么影响。

我意识到这是一个非常广泛的话题，所以一个小例子应该有助于缩小焦点。下面是一个简单的 asm 例程，它只是添加了两个数字。如果发生整数溢出，它会将值 1 写入输出 C 变量。

 int32_t a = 10, b = 5;
 int32_t c = 0; // overflow flag

 __asm__
 (
  "addl %2,%3;"        // Do a + b (the result goes into b)
  "jno 0f;"            // Jump ahead if an overflow occurred
  "movl $1, %1;"       // Copy 1 into c
  "0:"                 // We're done.

  :"=r"(b), "=m"(c)    // Output list
  :"r"(a), "0"(b)     // Input list
 );

现在这工作正常，除了我不得不随意摆弄约束，直到我让它正常工作。最初，我使用了以下约束:

  :"=r"(b), "=m"(c)    // Output list
  :"r"(a), "m"(b)     // Input list

请注意，我对 b 使用“m”约束而不是“0”。这有一个奇怪的副作用，如果我使用优化标志编译并调用该函数两次，由于某种原因，加法运算的结果也会存储在 c 中。我最终读到了“matching constraints”，它允许您指定一个变量将用作输入和输出操作数。当我将 "m"(b) 更改为 "0"(b) 时，它起作用了。

但我真的不明白为什么你会使用一个约束而不是另一个约束。我的意思是，我知道“r”表示变量应该在寄存器中，“m”表示它应该在内存中 - 但我不真的理解选择一个的含义另一个是，或者如果我选择某种约束组合，为什么加法操作不能正常工作。

问题: 1) 在上面的示例代码中，为什么 b 上的“m”约束会导致 c 被写入？ 2) 是否有任何教程或在线资源更详细地介绍了约束？

Answer 1

这里有一个例子来更好地说明为什么你应该仔细选择约束(和你的函数相同，但可能写得更简洁一些):

bool add_and_check_overflow(int32_t& a, int32_t b)
{
    bool result;
    __asm__("addl %2, %1; seto %b0"
            : "=q" (result), "+g" (a)
            : "r" (b));
    return result;
}

因此，使用的约束是:q、r 和 g。

• q 表示只有 eax、ecx、edx 或 ebx 可以被选中。这是因为 set* 指令必须写入 8 位可寻址寄存器(al、ah、...)。在 %b0 中使用 b 表示，使用最低 8 位部分(al、cl、 ...)。
• 对于大多数双操作数指令，至少有一个操作数必须是寄存器。所以不要同时使用 m 或 g ；对至少一个操作数使用 r。
• 对于最后的操作数，不管是寄存器还是内存，所以使用g(通用)。

在上面的示例中，我选择使用 g(而不是 r)来表示 a，因为引用通常实现为内存指针，因此，使用 r 约束需要先将所指对象复制到寄存器，然后再复制回来。使用g，可以直接更新所指对象。

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至于为什么您的原始版本用添加的值覆盖了您的 c，那是因为您在输出槽中指定了 =m，而不是(比如说) +m;这意味着编译器可以重复使用相同的内存位置进行输入和输出。

在您的情况下，这意味着两种结果(因为 b 和 c 使用相同的内存位置):

• 加法没有溢出:然后，c 被 b 的值(加法的结果)覆盖。
• 加法确实溢出:然后，c 变为 1(并且 b 也可能变为 1，具体取决于代码的生成方式)。