c++ - 在 .intel_syntax GNU C 内联汇编中引用内存操作数

Question

使用内联汇编编译和链接源文件时，我发现链接错误。

以下是测试文件:

via:$ cat test.cxx
extern int libtest();
int main(int argc, char* argv[])
{
    return libtest();
}

$ cat lib.cxx
#include <stdint.h>
int libtest()
{
    uint32_t rnds_00_15;    
    __asm__ __volatile__
    (
        ".intel_syntax noprefix         ;\n\t"
        "mov DWORD PTR [rnds_00_15], 1  ;\n\t"
        "cmp DWORD PTR [rnds_00_15], 1  ;\n\t"
        "je  done                       ;\n\t"
        "done:                          ;\n\t"
        ".att_syntax noprefix           ;\n\t"
        :
        : [rnds_00_15] "m" (rnds_00_15)
        : "memory", "cc"
    );

    return 0;
}

编译和链接程序会导致:

via:$ g++ -fPIC test.cxx lib.cxx -c
via:$ g++ -fPIC lib.o test.o -o test.exe
lib.o: In function `libtest()':
lib.cxx:(.text+0x1d): undefined reference to `rnds_00_15'
lib.cxx:(.text+0x27): undefined reference to `rnds_00_15'
collect2: error: ld returned 1 exit status

真正的程序更复杂。该例程没有寄存器，因此标志 rnds_00_15必须是内存操作数。使用 rnds_00_15对 asm 块是本地的。它在 C 代码中声明，以确保在堆栈上分配内存，仅此而已。就 C 代码而言，我们不读取它或写入它。我们将它列为内存输入，以便 GCC 知道我们使用它并在扩展 ASM 中连接“C 变量名称”。

为什么我会收到链接错误，我该如何解决？

Answer 1

编译 gcc -masm=intel并且不要尝试在 asm 模板字符串中切换模式。 AFAIK 没有等效的 clang(请注意，MacOS 默认将 clang 安装为 gcc/g++。)
此外，当然您需要使用有效的 GNU C 内联 asm，使用操作数告诉编译器您想要读取和写入哪些 C 对象。

I don't believe Intel syntax uses the percent sign. Perhaps I am missing something?

你在 %operand 之间搞混了替换到 Extended-Asm 模板(使用单个 %) , 与汇编程序看到的最终汇编。
您需要 %%使用文字 %在最终汇编中。你不会使用 "mov %%eax, 1"在英特尔语法内联汇编中，但您仍然使用 "mov %0, 1"或 %[named_operand] .
见 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Extended-Asm.html .在 Basic asm(无操作数)中，没有替换，模板中的 % 也不是特殊的，所以你应该写 mov $1, %eax在基本 asm 与 mov $1, %%eax 中在扩展中，如果由于某种原因你没有使用像 mov $1, %[tmp] 这样的操作数或 mov $1, %0 .
uint32_t rnds_00_15;是具有自动存储功能的本地。当然，它没有带有该名称的 asm 符号。
使用 %[rnds_00_15]并使用 -masm=intel 编译 (并删除最后的 .att_syntax；这会破坏后面的编译器生成的 asm。)
您还需要删除 DWORD PTR ，因为操作数扩展已经包括了，例如 DWORD PTR [rsp - 4] , 以及 DWORD PTR DWORD PTR [rsp - 4] 上的叮当错误. (GAS 接受它就好了，但第二个优先，所以它毫无意义并且可能会产生误导。)
你会想要一个 "=m"如果您希望编译器在堆栈上为您保留一些暂存空间，则输出操作数。您不得修改仅输入操作数，即使它在 C 中未使用。也许编译器决定它可以与其他内容重叠，因为它没有被写入并且没有初始化(即 UB)。 (我不确定您的 "memory" clobber 是否使其安全，但没有理由不在这里使用 early-clobber 输出操作数。)
并且您将希望通过使用 %= 来避免标签名称冲突。以获得唯一编号。
工作示例(GCC 和 ICC，但不幸的是不是 clang ) , on the Godbolt compiler explorer (根据下拉菜单中的选项使用 -masm=intel)。您可以使用“二进制模式”(11010 按钮)来证明它在编译为 asm 后实际组装而没有警告。

int libtest_intel()
{
    uint32_t rnds_00_15;
    // Intel syntax operand-size can only be overridden with operand modifiers
    // because the expansion includes an explicit DWORD PTR
    __asm__ __volatile__
    (  // ".intel_syntax noprefix \n\t"
        "mov %[rnds_00_15], 1  \n\t"
        "cmp %[rnds_00_15], 1  \n\t"
        "je  .Ldone%=                 \n\t"
        ".Ldone%=:                    \n\t"
        : [rnds_00_15] "=&m" (rnds_00_15)
        :
        : // no clobbers
    );
    return 0;
}

编译(使用 gcc -O3 -masm=intel )到这个汇编。也适用于 gcc -m32 -masm=intel当然:

libtest_intel:
    mov DWORD PTR [rsp-4], 1  
    cmp DWORD PTR [rsp-4], 1  
    je  .Ldone8                 
.Ldone8:                    

    xor     eax, eax
    ret

我无法让它与 clang 一起工作:它窒息了 .intel_syntax noprefix当我明确地离开时 .

操作数大小覆盖:
您必须使用 %b[tmp]让编译器替换 BYTE PTR [rsp-4]只访问双字输入操作数的低字节。如果你想做很多事情，我会推荐 AT&T 语法。

Using %[rnds_00_15] results in Error: junk '(%ebp)' after expression.

那是因为您在没有告诉编译器的情况下切换到 Intel 语法。如果您希望它使用 Intel 寻址模式， 用 -masm=intel 编译所以编译器可以用正确的语法替换到模板中。

This is why I avoid that crappy GCC inline assembly at nearly all costs. Man I despise this crappy tool.

你只是用错了。这有点麻烦，但很有意义，而且如果您了解它的设计方式，则大多数情况下都能很好地工作。
在我之后重复: 编译器根本不解析 asm 字符串，除非进行 %operand 的文本替换。 .这就是为什么它没有注意到您的 .intel_syntax noprefex并不断替换 AT&T 语法。
不过，它确实可以更好、更轻松地使用 AT&T 语法，例如用于覆盖内存操作数的操作数大小，或添加偏移量。 (例如 4 + %[mem] 适用于 AT&T 语法)。

方言替代:
如果你想编写不依赖于 -masm=intel 的内联汇编与否， use Dialect alternatives (这会使您的代码变得非常丑陋；除了包装一两个指令外，不建议用于任何其他用途):
还演示了操作数大小覆盖

#include <stdint.h>
int libtest_override_operand_size()
{
    uint32_t rnds_00_15;
    // Intel syntax operand-size can only be overriden with operand modifiers
    // because the expansion includes an explicit DWORD PTR
    __asm__ __volatile__
    (
        "{movl $1, %[rnds_00_15] | mov %[rnds_00_15], 1}  \n\t"
        "{cmpl $1, %[rnds_00_15] | cmp %k[rnds_00_15], 1}  \n\t"
        "{cmpw $1, %[rnds_00_15] | cmp %w[rnds_00_15], 1}  \n\t"
        "{cmpb $1, %[rnds_00_15] | cmp %b[rnds_00_15], 1}  \n\t"
        "je  .Ldone%=                     \n\t"
        ".Ldone%=:                        \n\t"
        : [rnds_00_15] "=&m" (rnds_00_15)
    );
    return 0;
}

使用 Intel 语法，gcc 将其编译为:

     mov DWORD PTR [rsp-4], 1  
     cmp DWORD PTR [rsp-4], 1  
     cmp WORD PTR [rsp-4], 1  
     cmp BYTE PTR [rsp-4], 1  
    je  .Ldone38                     
.Ldone38:                        

    xor     eax, eax
    ret

使用 AT&T 语法，编译为:

    movl $1, -4(%rsp)   
    cmpl $1, -4(%rsp)   
    cmpw $1, -4(%rsp)   
    cmpb $1, -4(%rsp)   
    je  .Ldone38                     
.Ldone38:                        

    xorl    %eax, %eax
    ret