GCC内联汇编：约束

Question

我很难理解在GCC内联汇编（x86）中扮演的角色约束。我有read the manual，这正好解释了每个约束的作用。问题是，即使我理解每个约束所做的事情，但我很少理解为什么你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。

我意识到这是一个非常广泛的话题，所以一个小例子应该有助于缩小焦点。以下是一个简单的asm例程，它只是增加了两个数字。如果发生整数溢出，它会将值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，这工作正常，除非我必须任意拨弄约束，直到我得到它正常工作。本来，我用了以下的限制：

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

注意，而不是“0”时，我用b一个“M”的约束。这有一个奇怪的副作用，如果我使用优化标志进行编译并调用了两次函数，出于某种原因，加法操作的结果也将被存储在c中。我最终读到了“matching constraints”，它允许你指定一个变量被用作输入和输出操作数。当我将"m"(b)更改为"0"(b)时，它工作正常。

但我不明白为什么你会使用另一个约束。我的意思是说，我知道“r”表示变量应该在一个寄存器中，“m”表示它应该在内存中 - 但我不知道什么是选择一个而不是另一个的含义，或者是为什么如果我选择特定的约束组合，则添加操作无法正常工作。

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？ 2）是否有任何教程或在线资源更详细地讨论约束条件？

Answer 1

下面是一个例子，以更好地说明为什么你应该仔细选择的约束（相同的功能，你，但也许写多了几分简洁）：

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; 
} 

所以，使用的制约因素：q，r和g。

• q意味着只有eax，ecx，edx，或ebx可以选择。这是因为set*指令必须写入一个8位寻址寄存器（al，ah，...）。在%b0中使用b表示使用最低的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，不要使用m或g;对于至少一个操作数使用r。
• 对于最终的操作数，无论是寄存器还是内存都没关系，所以使用g（general）。

在上面的例子中，我选择使用g（而不是r），用于a因为引用通常作为存储器指针来实现，所以使用r约束将要求第一复制指涉到寄存器，然后复制回来。使用g，所指对象可以直接更新。

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至于为什么你原来的版本中添加的值改写你的c，那是因为你在输出插槽指定=m，而不是（说）+m;这意味着编译器可以重复使用相同的内存位置进行输入和输出。

在你的情况，这意味着两种结果（因为在对b和c相同的内存位置）：

• 的加入并没有溢出：那么，c得到了改写的b值（添加的结果）。
• 加法确实溢出：然后，c变成1（并且b也可能变成1，这取决于代码的生成方式）。