GCC内联汇编

GCC,linux的GNU C编译器使用AT&T/UNIX汇编语法。
（一）：AT&T汇编和intel汇编的不同
1：前缀
在intel语法中，寄存器和立即数都没有前缀，而在AT&T中，寄存器使用前缀“%”，而立即数前面使用前缀“$”;
在intel语法中，十六进制和二进制立即数后面缀以”h”和“b”,但在AT&T语法中，在前面缀以”0x”，

2：操作数的方向不同
AT&T和intel汇编操作数的方向正好相反。在intel语法中，第一个操作数是目的操作数，第二个操作数是源操作数，
而在AT&T语法中，第一个操作数是源操作数，第二个是目的操作数
例如：
在 intel语法中： mov eax,[ecx];
在AT&T语法中，movl (%ecx),%eax;

3：内存单元操作数
从上面的例子可以看出，内存操作数也是不同的，在intel语法中，基址寄存器用”[]”扩起来，而在AT&T中，使用”()”括起来
例如：
在intel语法中 mov eax，[ecx+5];
在AT&T语法中 movl 5(%ecx),%eax;

4：间接寻址方式
intel语法的间接寻址指令格式为seggreg:[base+index*scale+disp],而在AT&T语法中，间接寻址的指令格式为
%seggreg:disp(base,index,scale)

很明显，AT&T语法稍微有些难懂，这种寻址方式通常用在访问数据结构数组中某个元素内的一个字段，base为数组的起始地址，index为下表，
scale为每一个数组元素的大小，如果数组元素还是一个结构，则disp为具体字段在结构中的位移。

5：操作码的后缀

在上面的例子中还能看到，AT&T的操作码后面还有一个后缀，用来表示操作码的大小，”l”表示长整数，32位；”w“表示”字“，16位；”b“表示
字节，8位，而在intel语法中，则要在内存单元操作数中加上byte ptr,word ptr和dword ptr,其中dword代表“long”。

（二）：AT&T汇编的相关知识

1：GNU汇编程序GAS

当编写完一段程序之后，需要对其进行汇编和链接，在linux下有两种方式，第一种就是使用汇编程序GAS和链接程序ld；第二种就是
使用gcc。首先学习一个GAS和ld的使用；
GAS将汇编语言源文件（.s）转换为目标文件（.o），基本语法为
as finame.s -o filename

ld将目标文件转换成可执行文件
ld finame.o -o filename

如果使用gcc的话，应该要这样写：
gcc filename.S -o filename //其中的扩展名一定要大写，gcc可以自动识别汇编程序中的C预处理指令

2：AT&T中的节（Section）

AT&T语法，一个节由关键字.section来识别，编写汇编语言的时候，至少需要以下三种节
.section .data : 这种节包含程序已初始化的数据，即包含具有初始值的变量，例如
.section data
hello : .string “hello world\n”
hello_len : .long 13

.section .bss : 这种节包含程序还未初始化的数据，也就是说，包含没有初值的变量，当操作系统将
装入这个程序的时候，这些变量都将变为0。例如
.section bss
name :.fill 30
name_len : .long 0
如果，一不小心在bss节中给变量赋值了，这个变量的值初始化的时候也会变成0.
注意：使用bss节相比使用data节的优势在于，使用bss节不占用磁盘空间，一个长整数就足以存放.bss节，
当程序装入内存的时候，操作系统也只分配给这个节4字节的大小。

编译程序把.data和.bss节在4字节上对齐，例如 .data总共有34字节，那么编译器将他对齐在36字节上。

.section .text : 这个字节包含程序的代码，他是只读节，而.data和.bss是读写节

3：汇编程序指令

上面的.section就是汇编程序指令的一种，GNU汇编程序提供了很多这样的汇编指令，这种指令都是一句点
开头的，后面跟指令名（小写字母）。

（1）、.ascii “string”…
.ascii表示零个或多个（用逗号隔开）字符串，并把每个字符串（结尾不自动加0字节）中的字符放在连续的地址单元。
还有一个与.ascii相似的.asciz，z代表0，即每个字符串的结尾自动加上一个“0”字节。

（2）、.byte表达式
.byte表达式表示0个或者是多个表达式，用逗号隔开，每个表达式被放在下一个字节单元中

（3）、.fill表达式
形式: .fill repeat,size,value
含义是反复拷贝repeat次size个字节，并以value填充
例如：
.fill NR_CPUS*4,8,0;
拷贝4次8个字节大小，并以0填充。

size和value为可选项，如果value值不存在，则默认为0，如果size不存在，则默认为1

（4）、.global symbol //相当于定义全局符号
.global 使得连接程序能够看得到symbol,如果你的局部程序中定义了symbol,那么与这个局部程序连接的其他局部
程序也能存取symbol.
例如：
.global SYMBOL_NAME(idt)
.globol SYMBOL_NAME(gdt)

定义idt和gdt全局变量

（5）、quad bugnums
.quad 表示零个或多个bignums,用逗号分隔，对于每一个bignums,缺省值是8个字节，如果超过8个字节，则会打印一个
警告信息，并只取bugnums最低的8个字节

例如，对于全局描述符的填充就是用到这个指令
.quad 0x00cf9a000000ffff /* 0x10 kernel 4G code at 0x00000000 */

（6）、.rept count
把.rept指令与.endr指令之间的行重复count次，如
.rept 3
.long 0
.endr
相当于：
.long 0
.long 0
.long 0

（7）、space size,fill
这个指令保留size个字节的空间，每个字节值为fill，如果逗号和fill被省略，则fill默认为0
.space 1024
表示保留1024个字节的空间，并且每个字节的值为0

（8）、.word expression
这个表达式表示任意一节中的一个或多个表达式，用逗号隔开，表达式的值占两个字节
例如
gdt_descr:
.word GDT_ENTRIES*8-1
变量gdt_descr的值置为GDT_ENTRIES*8-1

（9）、.long expression
与.word相似，不过这里是4个字节

（10）、.org new_lc,fill
把当前节的位置计数器提前到new_lc，new_lc或者是一个常量表达式，或者是一个与当前子节处于同一节的表达式。
也就是说.org不能横跨节，如果new_lc是个错误的值，则.org被忽略，.org只能增加位置计数器的值或者是保持不变，
但是绝不能让位置计数器的值倒退

例如：.org 0x200
ENTRY(pg0);

表示把位置计数器置为0x200,这个位置存放的就是临时页表pg0

（三）：GCC嵌入式汇编
在linux内核源代码中，有很多C语言的函数中嵌入一段汇编语言执行段，这就是GCC提供的asm功能。
例如：

#deine read_cr0() ({    \
    unsigned int __dummy;    \
    __asm__(    \
        "movl %%cr0,%0\n\t"    \    
        : "=r"(__dummy));    \
    __dummy;    \
})

读取寄存器CR0的一个宏。

这并不是标准C所定义的形式，而是GCC对C语言的扩充，一般情况下，嵌入式汇编语言要比单纯的汇编语言代码复杂的多，
因为这里存在怎样分配和使用寄存器，以及把代码中的变量应该存放在哪个寄存器中。

1：嵌入式语言的一般形式

__asm__ [__volatile__]("<asm_route>":output:input:modify);

其中,asm表示汇编程序的开始，而volatile 是可选的，避免asm指令被删除，移动或者是组合。
“”是汇编指令部分，例如，”movl %%cr0,%0\n\t”。数字前加前缀”%”,如%1,%2表示使用
寄存器的样板操作数。可以使用的操作数的总数取决于具体的CPU中通用寄存器的数量。由于在这些样板操作数
的前缀使用了%,因此，在用到具体的寄存器是就在前面加两个%，如%%cr0.

输出部分：
用以规定输出变量如何与寄存器结合的约束，输出部分可以有多个约束，互相以逗号分开。每个约束以“=”
开头，接着用一个字母来表示操作数的类型，然后是关于变量结合的约束。例如：
“=r”(__dummy)
“=r”表示相应的目标操作数，也就是指令部分的%0,可以使用任何一个通用寄存器，并且变量__dummy
存放在这个寄存器中。

但如果是”=m”就表示相应的目标操作数就存放在内存单元__dummy中

r:I/O,表示使用一个通用寄存器,由GCC在%eax/%ax/%al、%ebx/%bx/%bl、%ecx/%cx/%cl、%edx/%dx/%dl中选取一个GCC认为是合适的;
q:I/O,表示使用一个通用寄存器,与r的意义相同;
g:I/O,表示使用寄存器或内存地址;
m:I/O,表示使用内存地址;
a:I/O,表示使用%eax/%ax/%al;
b:I/O,表示使用%ebx/%bx/%bl;
c:I/O,表示使用%ecx/%cx/%cl;
d:I/O,表示使用%edx/%dx/%dl;
D:I/O,表示使用%edi/%di;
S:I/O,表示使用%esi/%si;
f:I/O,表示使用浮点寄存器;
t:I/O,表示使用第一个浮点寄存器;
u:I/O,表示使用第二个浮点寄存器;
A:I/O,表示把%eax与%edx组合成一个64位的整数值;
o:I/O,表示使用一个内存位置的偏移量;
V:I/O,表示仅仅使用一个直接内存位置;
i:I/O,表示使用一个整数类型的立即数;
n:I/O,表示使用一个带有已知整数值的立即数;
F:I/O,表示使用一个浮点类型的立即数;

输入部分：输入部分与输出部分相似，但没有”=”,如果输入部分的一个操作数所要求使用的寄存器
与前面输出部分某个约束所要求的是同一个寄存器，那就把对应操作数的编号放在约束条件中。

修改部分：这部分常常以”memory”为约束条件，以表示操作完成后，内存中的内容已有改变，如果原来
某个寄存器的内容来自内存，那么现在内存中这个单元的内容已经改变。

注意，指令部分是必选项，输出部分，输入部分以及修改部分为可选项，如果输入部分存在，而输出
部分不存在的话，冒号“：”要保留，如果”memory”存在的时候，三个分号都要保留。

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