c++ - 程序运行周期中代码块Ver.16.01崩溃

Question

我有一个已被证明可以在较旧版本的代码块（13.12版）上运行的程序，但在较新版本（16.01版）上尝试时似乎无法正常运行。该程序的目的是输入两个整数，然后将其相加，多等。它使用的是我刚接触过的asm代码。我的问题是为什么我输入2个整数并按Enter后，为什么Windows停止响应？

这是代码：

//Program 16

#include <stdio.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;

int main() {

int arg1, arg2, add, sub, mul, quo, rem ;

cout << "Enter two integer numbers : " ;
cin >>  arg1 >> arg2 ;
cout << endl;

  asm ( "addl %%ebx, %%eax;" : "=a" (add) : "a" (arg1) , "b" (arg2) );
  asm ( "subl %%ebx, %%eax;" : "=a" (sub) : "a" (arg1) , "b" (arg2) );
 asm ( "imull %%ebx, %%eax;" : "=a" (mul) : "a" (arg1) , "b" (arg2) );

asm ( "movl $0x0, %%edx;"
"movl %2, %%eax;"
"movl %3, %%ebx;"
"idivl %%ebx;" : "=a" (quo), "=d" (rem) : "g" (arg1), "g" (arg2) );

cout<< arg1 << "+" << arg2 << " = " << add << endl;
 cout<< arg1 << "-" << arg2 << " = " << sub << endl;
cout<< arg1 << "x" << arg2 << " = " << mul << endl;
cout<< arg1 << "/" << arg2 << " = " << quo << "  ";
 cout<< "remainder " << rem << endl;

return 0;
}

Answer 1

正如Michael所说，您的问题可能出在您第4条asm语句的编写不正确。

编写内联汇编时，您需要了解的第一件事是什么是寄存器以及如何使用它们。寄存器是x86汇编程序编程中的一个基本概念，因此，如果您不知道它们是什么，该是时候找到x86汇编语言入门。

一旦了解了这一点，就需要了解编译器在运行时会在其生成的代码中使用这些寄存器。例如，如果您执行for (int x=0; x<10; x++)，则x可能会以寄存器结尾。那么，如果gcc决定使用ebx来保存'x'的值，然后您的asm语句踩到ebx并在其中添加其他值，会发生什么呢？ gcc不会“解析”您的组件来弄清楚您在做什么。关于您的asm功能的唯一线索是asm指令后列出的那些约束。

这就是Michael所说的意思：“第四个ASM块未在“清除列表”中列出“ EBX”（但其内容已被破坏）”。如果我们看看您的asm：

asm ("movl $0x0, %%edx;"
     "movl %2, %%eax;"
     "movl %3, %%ebx;"
     "idivl %%ebx;" 
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "g" (arg1), "g" (arg2));

您会看到第三行将值移到ebx中，但是紧随其后的约束条件中没有任何内容表明它将被更改。程序崩溃的事实可能是由于gcc使用该寄存器进行了其他操作。最简单的解决方法可能是“将EBX列出在清除列表中”：

asm ("movl $0x0, %%edx;"
     "movl %2, %%eax;"
     "movl %3, %%ebx;"
     "idivl %%ebx;" 
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "g" (arg1), "g" (arg2)
  : "ebx");

这告诉gcc ebx可能会被asm更改（又称它“替代”它），并且当asm语句开始时它不需要具有任何特定的值，而当asm语句开始时它不需要具有任何特定的值。 asm退出。

但是，尽管这可能是“最简单的”，但不一定是最好的。例如，我们可以使用 "g"约束来代替arg2的 "b"约束：

asm ("movl $0x0, %%edx;"
     "movl %2, %%eax;"
     "idivl %%ebx;" 
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "g" (arg1), "b" (arg2));

这使我们摆脱了 movl %3, %%ebx语句，因为gcc将在调用asm之前确保该值在ebx中，并且我们不再需要破坏它。

但是为什么要使用ebx？ idiv在那里不需要任何特定的寄存器，也许gcc已经在使用ebx进行其他操作了。让gcc只是选择一些未使用的寄存器怎么样？我们使用 "r"约束进行此操作：

asm ("movl $0x0, %%edx;"
     "movl %2, %%eax;"
     "idivl %3;" 
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "g" (arg1), "r" (arg2));

请注意，idiv现在使用％3，这意味着“使用（从零开始的）参数＃3中的内容”。在这种情况下，这就是包含arg2的寄存器。

但是，我们仍然可以做得更好。正如您在前面的asm语句中已经看到的那样，可以使用 "a"约束告诉gcc将特定变量放入eax寄存器。这意味着我们可以这样做：

asm ("movl $0x0, %%edx;"
     "idivl %3;" 
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "a" (arg1), "r" (arg2));

同样，减少了1条指令，因为我们不再需要将值移到eax中。那 movl $0x0, %%edx那件事呢？好吧，我们也可以摆脱它：

asm ("idivl %3"
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "a" (arg1), "r" (arg2), "d" (0));

在执行asm之前，它使用 "d"约束将edx放入0。这将我们带到最终版本：

asm ("idivl %3"
  : "=a" (quo), "=d" (rem) 
  : "a" (arg1), "r" (arg2), "d" (0)
  : "cc");

这说：


在输入时，将arg1放入eax，将arg2放入某个寄存器（我们将使用％3进行引用），将0放入edx。
在输出中，eax将包含商，edx将包含余数。这就是idiv指令的工作方式。
“ cc”漏洞告诉gcc您的asm修改了标志寄存器（eflags），而idiv会这样做。


现在，尽管已经描述了所有这些内容，但是我通常认为使用内联汇编不是一个好主意。它很酷，功能强大，它为gcc编译器的工作方式提供了有趣的见解。但是，请看一下您“必须知道”的所有奇怪内容，以便进行此操作。正如您所注意到的，如果您将其中任何一个弄错了，就会发生奇怪的事情。

确实，所有这些内容都记录在gcc的文档中。简单的约束（如 "r"和 "g"）被记录为 here。 x86的特定寄存器约束位于“ x86系列” here中。所有asm功能的详细说明为 here。因此，如果您必须使用这些东西（例如，如果您正在支持某些使用此东西的代码），那么信息就在那里。

但是 here短得多，它为您提供了不使用嵌入式asm的完整原因列表。那是我推荐的读物。坚持使用C，让编译器为您处理所有注册垃圾邮件。

附：当我在这时：

asm ( "addl %2, %0" : "=r" (add) : "0" (arg1) , "r" (arg2) : "cc");
asm ( "subl %2, %0" : "=r" (sub) : "0" (arg1) , "r" (arg2) : "cc");
asm ( "imull %2, %0" : "=r" (mul) : "0" (arg1) , "r" (arg2) : "cc");

查看gcc docs，以了解在输入操作数中使用数字的含义。