Linux内联汇编基础
Posted 2014-10-01 00:16 +0800 by ZhangJie ‐ 2 min read
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迁移自 hitzhangjie/Study 项目下的内容，本文主要总结的是阅读内核源码《Linux内核源码情景分析》时对内联汇编的一些总结。
1.full template
__asm__(assembler template
:output operands /* optional */
:input operands /* optional */
:list of clobbered registers /* optional */
);
2.x86 registers
eax,ebx,ecx,edx
edi,esi
ebp,esp
eip
eflags
3.linux代码中很多地方都使用了这种形式的汇编语言，嵌入汇编程序的格式如下：
__asm__ __volatile__ (
asm statements
: outputs
: inputs
: registers-modified
);
asm statements是一组AT&T格式的汇编语言语句，每个语句一行，由\n分隔各行。所有的语句都被包裹在一对双引号内。其中使用的寄存器前面要加两个%%做前缀(%n表示参数,n:数字)；转移指令多是局部转移，因此多使用数字标号。
inputs指明程序的输入参数，每个输入参数都括在一对圆括号内，各参数用逗号分开。每个参数前加一个用双引号括起来的标志，告诉编译器把该参数装入到何处。
可用的标志有：
“g”：让编译器决定如何装入它；
“a”：装入到ax/eax；
“b”：装入到bx/ebx；
“c”：装入到cx/ecx；
“d”：装入到dx/edx；
“D”：装入到di/edi；
“S”：装入到si/esi；
“q”：a、b、c、d寄存器等；
“r”：任一通用寄存器；
“i”：整立即数；
“I”：0-31 之间的立即数（用于32位移位指令）；
“J”：0-63 之间的立即数（用于64 位移位指令）；
“N”：0-255 ，之间的立即数（用于out 指令）；
“n”：立即数，有些系统不支持除字以外的立即数，这些系统应该使用“n”而不是“i”；
“p”：有效内存地址；
“m”：内存变量；
“o”：操作数为内存变量，但是其寻址方式是偏移量类型，也即是基址寻址，或者是基址加变址寻址；
“V”：操作数为内存变量，但寻址方式不是偏移量类型；
“,”：操作数为内存变量，但寻址方式为自动增量；
“X”：操作数可以是任何类型；
“f”：浮点数；
“t”：第一个浮点寄存器；
“u”：第二个浮点寄存器；
“G”：标准的80387；
% ：浮点常数,该操作数可以和下一个操作数交换位置；
“=”：输出；
“+”：既是输入又是输出；
“&”：改变其值之前写,分配一个独立的寄存器,使得函数返回值和该变量不因为重复使用同一个寄存器,出现数据覆盖；
“%”：与下一个操作数之间可互换；
“#”：忽略其后的字符，直到逗号；
“*”：当优先选择寄存器时，忽略下面的字符；
“0”~“9”：指定一个操作数，它既做输入又做输出。通常用“g”；
outputs指明程序的输出位置，通常是变量。每个输出变量都括在一对圆括号内，各个输出变量间用逗号隔开。每个输出变量前加一个标志，告诉编译器从何处输出。
可用的标志与输入参数用的标志相同，只是前面加“=”。如“=g”。输出操作数必须是左值，而且必须是只写的。如果一个操作数即做输出又做输 入，那么必须将它们分开：一个只写操作数，一个输入操作数。输入操作数前加一个数字限制（0~9），指出输出操作数的序号，告诉编译器它们必须在同一个物 理位置。两个操作数可以是同一个表达式，也可以是不同的表达式。
registers-modified告诉编译器程序中将要修改的寄存器。每个寄存器都用双引号括起来，并用逗号隔开。如“ax”。如果汇编程 序中引用了某个特定的硬件寄存器，就应该在此处列出这些寄存器，以告诉编译器这些寄存器的值被改变了。如果汇编程序中用某种不可预测的方式修改了内存，应 该在此处加上“memory”。这样以来，在整个汇编程序中，编译器就不会把它的值缓存在寄存器中了。
如:
“cc”：你使用的指令会改变CPU的条件寄存器cc；
“memory”：你使用的指令会修改内存；
__volatile__是可选的，它防止编译器修改该段汇编语句（重排序、重组、删除等）。
输入参数和输出变量按顺序编号，先输出后输入，编号从0开始。程序中用编号代表输入参数和输出变量（加%做前缀）。
输入、输出、寄存器部分都可有可无。如有，顺序不能变；如无，应保留“：”，除非不引起二意性。
看一个在C语言中使用at&t的嵌入汇编程序的例子，c语言中的3个int变量，一般会是三个内存地址。每个操作数的长度则要根据操作系统和编译器来决定，一般32位操作系统为32位，则每个操作数占用4个字节：
int i=0, j=1, k=0;
__asm__ __volatile__("
pushl %%eax\n //asm statement
movl %1, %%eax\n //asm statement
addl %2, %%eax\n //asm statement
movl %%eax, %0\n //...
popl %%eax" //...
: "=g" (k) //outputs
: "g" (i), "g" (j) //inputs
: "ax", "memory" //registers modified
);
按照参数编号原则输出参数参数k为%0,输入参数i和j依次为%1和%2。值得注意的是输出和输入标志都使用了"g",所以我们不必关心这些参数究竟是使用了寄存器还是内存操作数，编译器自己会决定。
4.linux/windows汇编指令的区别
Note:
汇编指令的执行需要汇编程序将其翻译成机器代码，由于汇编程序是系统程序的一部分，而linux跟windows本身设计上存在很多不同，汇编程序当然不例外，所以，他们支持的汇编指令的格式也存在很多不同。
DOS/Windows 下的汇编语言代码都是 Intel 风格的。但在 Unix 和 Linux 系统中，更多采用的还是 AT&T 格式，两者在语法格式上有着很大的不同：
在 AT&T 汇编格式中，寄存器名要加上 '%' 作为前缀；而在 Intel 汇编格式中，寄存器名不需要加前缀。例如：
AT&T 格式 pushl %eax
Intel 格式 push eax
在 AT&T 汇编格式中，用 '\$' 前缀表示一个立即操作数；而在 Intel 汇编格式中，立即数的表示不用带任何前缀。例如：
AT&T 格式 pushl $1
Intel 格式 push 1
AT&T 和 Intel 格式中的源操作数和目标操作数的位置正好相反。在 Intel 汇编格式中，目标操作数在源操作数的左边；而在 AT&T 汇编格式中，目标操作数在源操作数的右边。例如：
AT&T 格式 addl $1, %eax
Intel 格式 add eax, 1
在 AT&T 汇编格式中，操作数的字长由操作符的最后一个字母决定，后缀'b'、'w'、'l'分别表示操作数为字节（byte，8 比特）、字（word，16 比特）和长字（long，32比特）；而在 Intel 汇编格式中，操作数的字长是用 "byte ptr" 和 "word ptr" 等前缀来表示的。例如：
AT&T 格式
movb val, %al
Intel 格式 mov al, byte ptr val
在 AT&T 汇编格式中，绝对转移和调用指令（jump/call）的操作数前要加上'*'作为前缀，而在 Intel 格式中则不需要。
远程转移指令和远程子调用指令的操作码，在 AT&T 汇编格式中为 "ljump" 和 "lcall"，而在 Intel 汇编格式中则为 "jmp far" 和 "call far"，即：
AT&T 格式 ljump $section, $offset lcall $section, $offset
Intel 格式 jmp far section:offset call far section:offset
与之相应的远程返回指令则为：
AT&T 格式 lret $stack_adjust
Intel 格式 ret far stack_adjust
在 AT&T 汇编格式中，内存操作数的寻址方式是
section:disp(base, index, scale)
而在 Intel 汇编格式中，内存操作数的寻址方式为：
section:[base + index*scale + disp]