基于gcc将C语言变量与指令操作数相关联.doc
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1、基于gcc将C语言变量与指令操作数相关联有时候我们希望在C+/C+代码中使用嵌入式汇编,因为C中没有对应的函数或语法可用。比如我最近在ARM上写FIR程序时,需要对最后的结果进行饱和处理,但gcc没有提供ssat这样的函数,于是不得不在C代码中嵌入汇编指令。1. 入门在C中嵌入汇编的最大问题是如何将C语言变量与指令操作数相关联。当然,gcc都帮我们想好了。下面是是一个简单例子。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
2、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
3、)“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%1fsinx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。常用
4、的constraints有以下几个(更多细节参见gcc手册):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。2. 多个操作数,或没有输出操作数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,
5、%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。3. 输入-输出(或读-写)操作数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ATasm(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
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