AT&T汇编语法

GCC只支持AT&T汇编语法内嵌在C语言中。

Intel和AT&T汇编风格对比：

compare.png

AT&T寻址

寄存器间接寻址：

• mov (%eax), %ebx ;表示将地址eax所指的内存复制4字节到ebx

寄存器相对寻址：

• movb -4(%eax), %al; 表示将地址(eax - 4)所指的内存复制一字节到al

变址寻址：

segreg(段基址):base_address(offset_address,index,size)
对应表达式为：
segreg(段基址):base_address + offset_address + index * size

格式中不存在的部分要用‘，’占位，共有4种组合：

• 无base_address，无offset_address

  movl %eax, (,%esi,2) -- 表示将eax的值写入esi*2所指的内存

• 无base_address，有offset_address

  movl %eax,(%ebx,%esi,2) -- 表示将eax的值写入ebx + esi*2所指的内存

• 有base_address，无offset_address

  movl %eax, base_value(,%esi,2) -- 表示将eax的值写入base_value + esi*2`所指的内存

• 有base_address，有offset_address

  movl %eax, base_value(%ebx,%esi,2) -- 表示将eax的值写入base_value + %ebx + esi*2`所指的内存

基本内联汇编

内联汇编基本格式：

  asm [volatile] ("assembly code")  
  volatile关键字可选，使得gcc在-O指定优化时，不改变汇编代码

assembly code规则：

1. 指令必须在双引号内。
2. 指令之间用分号、换行符\n或者换行符加制表符\n\t分隔

示例：

char* str = "hello,world\n";
int count = 0;
void main(){
    asm volatile ("\
        pusha; \
        movl $4, %eax; \
        movl $1, %ebx; \
        movl str, %ecx; \
        movl $12, %edx; \
        int $0x80; \
        movl %eax, count; \
        popa \
    ");
}

扩展内联汇编

当汇编代码嵌入到C代码中，如何找到可用的寄存器是个问题，程序员不知道哪些寄存器已经被分配。GCC提供了扩展内联汇编格式。

扩展内联汇编格式：

asm [volatile] ("assembly code" : output : input : clobber/modify)

1. output : <output> 用来指定汇编代码的数据如何传递给C代码使用，output中每个操作数的格式为：

"操作数修饰符 + 约束名"（C变量名）

引号和圆括号不可少，操作数修饰符通常为‘=’。多个操作数之间用‘，’分隔

2. input : <input> 用来指定C中数据如何传递给汇编使用，input中每个操作数的格式为：

”[操作数修饰符] + 约束名“（C变量名）

引号和圆括号不可少，操作数修饰符为可选项。多个操作数之间用‘，’分隔

3. clobber/modify : 汇编代码执行后会破坏一些内存或寄存器资源，通过此项通知编译器，哪些寄存器或内存需要提前保护起来。

4. 约束名

   寄存器约束

   寄存器约束就是要求gcc使用哪个寄存器

   a: eax/ax/al
   b: ebx/bx/bl
   c: ecx/cx/cl
   d: edx/dx/dl
   D: edi/di
   S: esi/si
   q: eax/ebx/ecx/edx中任意一个
   r: eax/ebx/ecx/edx/esi/edi中任意一个
   g: 表示存放到任意地点（寄存器和内存）
   A：把eax和edx组合成64位整数
   f: 表示浮点寄存器
   t: 表示第1个浮点寄存器
   u: 表示第2个浮点寄存器
   

   示例：

 #include <stdio.h>
 void main(){
     int in_a = 1, in_b = 2, out_sum;
     asm ("addl %%ebx, %%eax":"=a"(out_sum):"a"(in_a),"b"(in_b));
     printf("sum = %d\n",out_sum);
  }

ps: 扩展内联汇编中寄存器前缀是两个%

内存约束

m: 表示操作数可以使用任意一种内存形式
o: 操作数位内存变量

示例 ：

#include <stdio.h>

void main(){
    int in_a = 1, in_b = 2;
    asm ("movb %b0, %1"::"a"(in_a),"m"(in_b));
    printf("in_b = %d\n",in_b);
}

%1序号占位符，代表in_b的内存地址（指针）

%b0表示对寄存器eax的引用，b表示一个字节，所以%b0表示al寄存器

立即数约束

只放在input中

i: 整数立即数
F: 浮点数立即数
I: 0-31之间的立即数
J: 0-63之间的立即数
N: 0-255之间的立即数
O: 0-32之间的立即数
X: 任何类型的立即数

通用约束

0-9: 只用在input部分，表示与output和input中第n个操作数用相同的寄存器或内存

5. 占位符

   为方便对操作数的引用，扩展内联汇编提供了占位符来表示指定操作数。

   序号占位符

   序号占位符是对在output和input中的操作数，按照他们从左到右出现的次序从0开始编号，一直到9，最多支持10个序号占位符。引用它的格式是%0-9

   若%0表示eax，则%h0 -- 表示ah,%b0表示al

   名称占位符

   可以对操作数进行显示命名，格式如下：

   [名称]”约束名“(c变量)
   采用%[名称]的形式引用操作数

   示例：

   #include <stdio.h>
   
   void main(){
       int in_a = 18, in_b = 3, out = 0;
       asm ("divb %[divisor]; movb %b1, %[result]":[result]"=m"(out):"a"(in_a),[divisor]"m"(in_b));
       printf("out = %d\n",out);
   }
   

6. 操作数修饰符

   在output中：

   =: 表示操作数只写
   +: 表示操作数可读写
   &: 表示此output中的操作数要独占约束(分配的)寄存器，只供output使用，任何input中分配的寄存器不能与此相同
   

   input中：

   %: 该操作数可以和下一个输入操作数交换
   

   一般情况下input中的C变量是只读的，output中的C变量是只写的。

   示例：

   #include <stdio.h>
   
   void main(){
       int in_a = 1, in_b = 2;
       asm ("addl %%ebx, %%eax":"+a"(in_a):"b"(in_b));
       printf("sum = %d\n",in_a);
   }
   

   参考

《操作系统真相还原》