经典实用技术文：GCC如何内嵌汇编指令？
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在C语言中如何使用汇编语言呢？这个问题在 不同的编译器中，具体实现方法是不同的。不过在实现大方上也不过就是有两种，而且各种编译器的实现方法也是大同小异。一种是在C语言中嵌入汇编语言代码， 另一种是让C语言从外部调用汇编。下面我们就以 Borland格式为例来说一说具体用法。但是,汇编指令与Microsoft的实现方法的与Borland只在格式上有点区别。当然，GCC的嵌入汇编是 AT&T格式的。还好，不管什么格式，只是表达形式的不同而已，其内在含义是一模一样的。还是那句话各种编译器的实现方法是大同小异的，并没有本质的区别。
两种实现方式
首先，我们看一看在C语言中如何嵌入汇编语言代码。在C语言中嵌入汇编语言代码，也有两种格式，一种是单句的，一种是模块的。
我们来看看一些简单的例子。
例子1：
单句格式的：
main（）｛asm mov ah,2;asm mov bh,0;asm mov dl, 20;asm mov dh,10;asm int 10h; /*调用BIOS中断设置光标位置*/｝模块格式的：main（）｛asm｛mov ah,2mov bh,0mov dl, 20mov dh,10int 10h｝｝
在这个小程序里面并没有突出“嵌入”二字。不过从这个程序中可以看出其基本格式。嵌入的各行代码前面加上asm关键字或者把汇编语句放入asm代码块中，每行以分号或换行符结束，而注释必须是C语言格式的。
下面我们来看一个让C语言和汇编协作的例子：
例子2：
main(){char const *MESSAGE=”OutPut from asm..\n$”;asm{mov ah, 9mov dx, MESSAGEint 21h}}
上面这个例子十分的简单，它的纯C语言版本是：
＃include <stdio.h>main(){printf(“OutPut from asm..\n$”);}
接下来我们看一看如何让C语言调用汇编例程。我们还是看一个简单的小程序：
C语言部分如下：
extern cursor (int,int),main(){cursor(15,12);}
汇编语言部分如下：
SMALL.CODEPUBLIC_CURSOR PROCPUSH BPMOV BP,SPMOV DH,[BP+4]MOV DL,[BP+6]MOV AH,02MOV BH,00INT 10HPOP BPRET_CURSOR ENDP
通过上面这个程序，你会看到调用汇编语言的关键就是如何传递参数。事实上，是通过堆栈来传递的但是具体规则是什么呢？下面我就来看看。
调用规则
实际上，在C语言中使用汇编语言最困难的就是如何安全有效的传递参数。否则在调用汇编子程序时就会从堆栈中取出错误的参数。更可恶的是这种错误在编译的时候是不会发现错误提示的。
下面是C与MASM汇编语言混合是用的时候采用的规则：
1、参数传递的次序与它们出现的次序是相反的。例如上例中的cursor (x,y)中，首先传递的是y，然后才是x。这与我们的一般想法是不一样的，所以在这儿容易出现错误。
2、 传递完参数后，C程序还将保存（CS，IP）。如果C程序是SMALL或COMPACT存储模式下编译的（或者过程是NEAR型的），那么只保存IP，而 在MEDIUM、LARGE或HUGE模式下编译的（或者过程是FAR型的），那么CS和IP都会被压入堆栈，其顺序是CS在前，IP在后。不过这个过程 是C语言自动进行的而不需要我们干预。这也就是我们在例子2中为什么用MOV DH,[BP+4]而不是MOV DH,[BP]。因为前面是CS和IP而不是参数，真正的参数从[BP+4]开始。
3、还有BP也必须保存在堆栈中，然后我们才可以通过BP和偏移地址来访问参数。
4、最后一条指令应当是后面不带数字的RET，因为把堆栈到原始位置的工作将由C程序重新获得控制权以后才会执行。
5、任何于C程序共享的名称都必须在前面加下划线，而且C语言只识别前8个字
符。
6、对于普通的参数C语言传递的是参数值，而对于数组，传递的是指针（也就是数据的地址）。
7、如果C程序是在MEDIUM、LARGE或HUGE模式下编译的，那么汇编语言过程应该设为FAR型，C程序是SMALL或COMPACT存储模式下编译的，那么汇编语言过程应该设为NEAR型。
不过在MASM5.1或TASM1.0以及更高的版本的时候就不必担心偏移地址、在共享名称前加下划线以及保存BP这些琐事了，因为它们可以由编译器自动完成了。很显然例子2是旧格式的。
把汇编语言程序与C语言程序链接到一起
1、确保汇编语言中的过程被定义为PUBLIC，过程名以下划线开始。例如，在C语言中叫做“sum”到汇编语言中就应该是“_sum”.
2、在C语言程序中过程定义为外部类型，例如在例子2中的extern cursor (int,int)。
3、用汇编器对汇编语言程序汇编，得到XXX.obj文件。
4、用C语言编译器编译C语言程序，得到YYY.obj文件。
5、用链接器将它们链接到一起生成可执行文件：
link XXX.obj + YYY.obj
以上就是混合使用C语言和汇编语言应该注意的几点问题。关于在GCC中使用汇编语言大体上是和上面一样的，只是实现细节上有一点区别而已。下面的这篇文章对于在GCC中使用内嵌汇编进行详细的解释。
GCC使用的内嵌汇编语法格式小教程
asm(“fsinx %1, %0”:”=f”(result):”f”(angle));
这里我们不需要关注fsinx指令是干啥的；只需要知道这条指令需要两个浮点寄存器作为操作数。作为专职处理C语言的gcc编译器，它是没办法知道fsinx这条汇编指令需要什么样的操作数的，这就要求程序猿告知gcc相关信息，方法就是指令后面的”=f”和”f”，表示这是两个浮点寄存器操作数。这被称为操作数规则（constraint）。规则前面加上”=”表示这是一个输出操作数，否则是输入操作数。constraint后面括号内的是与该寄存器关联的变量。这样gcc就知道如何将这条嵌入式汇编语句转成实际的汇编指令了：
-
fsinx：汇编指令名 -
%1, %0：汇编指令操作数 -
“=f”(result)：操作数%0是一个浮点寄存器，与变量result关联（对输出操作数，“关联”的意思就是说gcc执行完这条汇编指令后会把寄存器%0的内容送到变量result中） -
“f”(angle)：操作数%1是一个浮点寄存器，与变量angle关联（对输入操作数，“关联”的意思是就是说gcc执行这条汇编指令前会先将变量angle的值读取到寄存器%1中）
因此这条嵌入式汇编会转换为至少三条汇编指令（非优化）：
-
将angle变量的值加载到寄存器%1 -
fsinx汇编指令，源寄存器%1，目标寄存器%0 -
将寄存器%0的值存储到变量result
当然，在高优化级别下上面的叙述可能不适用；比如源操作数可能本来就已经在某个浮点寄存器中了。
这里我们也看到constraint前加”=”符号的意义：gcc需要知道这个操作数是在执行嵌入汇编前从变量加载到寄存器，还是在执行后从寄存器存储到变量中。
-
m 内存操作数 -
r 寄存器操作数 -
i 立即数操作数（整数） -
f 浮点寄存器操作数 -
F 立即数操作数（浮点）
从这个栗子也可以看出嵌入式汇编的基本格式：
asm(“汇编指令”:”=输出操作数规则”(关联变量):”输入操作数规则”(关联变量));
输出操作数必须为左值；这个显然。
如果某个指令有多个输入或输出操作数怎么办？例如arm有很多指令是三操作数指令。这个时候用逗号分隔多个规则：
asm(“add %0, %1, %2”:”=r”(sum):”r”(a), “r”(b));
每条操作数规则按顺序对应操作数%0, %1, %2。
对于没有输出操作数的情况，在汇编指令后就没有输出规则，于是就出现两个连续冒号，后跟输入规则。
有时候一个操作数既是输入又是输出，比如x86下的这条指令：
add %eax, %ebx
注意指令使用AT&T格式而不是Intel格式。寄存器ebx同时作为输入操作数和输出操作数。对这样的操作数，在规则前使用”+”字符：
asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b));
对应C语言语句a=a+b。
注意这样的操作数不能使用”=”符号，因为gcc看到”=”符号会认为这是一个单输出操作数，于是在将嵌入汇编转换为真正汇编的时候就不会预先将变量a的值加载到寄存器%0中。
另一个办法是将读-写操作数在逻辑上拆分为两个操作数：
asm(“add %2, %0” : “=r”(a) : “0”(a), “r”(b));
对“逻辑”输入操作数1指定数字规则”0”，表示这个逻辑操作数占用和操作数0一样的“位置”（占用同一个寄存器）。这种方法的特点是可以将两个“逻辑”操作数关联到两个不同的C语言变量上：
asm("add %2, %0" : "=r"(c) : "0"(a), "r"(b));
对应于C程序语句c=a+b。
数字规则仅能用于输入操作数，且必须引用到输出操作数。拿上例来说，数字规则”0”位于输入规则段，且引用到输出操作数0，该数字规则自身占用操作数计数1。
有时候我们需要在指令中使用指定的寄存器；典型的栗子是系统调用，必须将系统调用码和参数放在指定寄存器中。为了达到这个目的，我们要在声明变量时使用扩展语法：
register int a asm(“%eax”) = 1; // statement 1
register int b asm(“%ebx”) = 2; // statement 2
asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b)); // statement 3
注意只有在执行汇编指令时能确定a在eax中，b在ebx中，其他时候a和b的存放位置是不可知的。
另外，在这么用的时候要注意，防止statement 2在执行时覆盖了eax。例如statement 2改成下面这句：
register int b asm(“%ebx”) = func();
函数调用约定会将func()的返回值放在eax里，于是破坏了statement 1对a的赋值。这个时候可以先用一条语句将func返回值放在临时变量里：
int t = func();
register int a asm(“%eax”) = 1; // statement 1
register int b asm(“%ebx”) = t; // statement 2
asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b)); // statement 3
asm volatile(“movc3 %0,%1,%2”
: /* no outputs */
:”g”(from),”g”(to),”g”(count)
:”r0”,”r1”,”r2”,”r3”,”r4”,”r5”);
（movc3是一条字符块移动（Move characters）指令）
这里要注意的是输入/输出规则中列出的寄存器不能和隐含改变规则中的寄存器有交叉。比如在上面的栗子里，规则“g”中就不能包含r0-r5。以指定寄存器语法声明的变量，所占用的寄存器也不能和隐含改变规则有交叉。这个应该好理解：隐含改变规则是告诉gcc有额外的寄存器需要照顾，自然不能和输入/输出寄存器有交集。
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