GCC内嵌装配:约束条件

Question

我很难理解GCC内联程序集(x86)中的角色约束。我有阅读手册，它准确地解释了每个约束所做的事情。问题是，尽管我理解每个约束的作用，但对于为什么您会使用一个约束而不是另一个约束，或者可能会产生什么影响，我的理解非常有限。

我意识到这是一个非常广泛的话题，所以一个小的例子应该有助于缩小重点。下面是一个简单的asm例程，它只添加两个数字。如果发生整数溢出，则将值1写入输出C变量。

 int32_t a = 10, b = 5;
 int32_t c = 0; // overflow flag

 __asm__
 (
  "addl %2,%3;"        // Do a + b (the result goes into b)
  "jno 0f;"            // Jump ahead if an overflow occurred
  "movl $1, %1;"       // Copy 1 into c
  "0:"                 // We're done.

  :"=r"(b), "=m"(c)    // Output list
  :"r"(a), "0"(b)     // Input list
 );

现在，这很好，除了我不得不任意摆弄约束，直到我使它正确工作。最初，我使用了以下约束：

  :"=r"(b), "=m"(c)    // Output list
  :"r"(a), "m"(b)     // Input list

请注意，对于b，我使用的不是"0"，而是"m“约束。这有一个奇怪的副作用，如果我用优化标志编译并两次调用函数，由于某种原因，添加操作的结果也会存储在c中。我最终读到了"匹配约束"，它允许您指定变量同时用作输入和输出操作数。当我将"m"(b)改为"0"(b)时，它起了作用。

但我真的不明白为什么你会用一个约束来代替另一个约束。我的意思是，是的，我理解"r“表示变量应该在寄存器中，"m”表示应该在内存中--但我并不真正理解选择一个而不是另一个的含义，或者如果选择某种约束组合，加法操作为什么不能正确工作。

问题: 1)在上面的示例代码中，为什么b上的"m“约束会导致c被写入？

Answer 1

下面是一个更好地说明为什么您应该谨慎选择约束的例子(与您的函数相同，但可能编写得更简洁一些)：

bool add_and_check_overflow(int32_t& a, int32_t b)
{
    bool result;
    __asm__("addl %2, %1; seto %b0"
            : "=q" (result), "+g" (a)
            : "r" (b));
    return result;
}

因此，使用的约束是：q、r和g。

• q意味着只能选择eax、ecx、edx或ebx。这是因为set*指令必须写入8位可寻址寄存器(al，ah，.)。b在%b0中的使用意味着，使用最低的8位部分(al，cl，.).
• 对于大多数双操作数指令，至少有一个操作数必须是寄存器.因此，两种操作数都不要使用m或g；至少对其中一个操作数使用r。
• 对于最后一个操作数，不管它是寄存器还是内存，所以使用g (general)。

在上面的示例中，我选择使用g (而不是r)作为a，因为引用通常是作为内存指针实现的，因此使用r约束需要先将引用复制到寄存器，然后再复制回来。使用g，可以直接更新引用。

至于原始版本为什么用加法值覆盖c，这是因为您在输出槽中指定了=m，而不是(例如) +m；这意味着编译器可以重用相同的内存位置进行输入和输出。

在您的示例中，这意味着两种结果(因为b和c使用了相同的内存位置)：

• 添加没有溢出:然后，c被b的值覆盖(添加的结果)。
• 添加溢出:然后，c变成1( b也可能变成1，这取决于代码是如何生成的)。