ARM GCC内联汇编

ARM GCC内联汇编

通用的内嵌汇编模板

__asm volatile (
    code
    :output operand list
    :input operand list
    :clobber list
);

Example

C内联汇编：
// __attribute__((naked))
__attribute__((noinline))
uint8_t asm_test(uint8_t a, uint8_t b)
{
    uint8_t c;

    __asm volatile (
        "adds %[res], %[src0], %[src1]\n\t"
        :[res] "=r" (c)
        :[src0] "r" (a), [src1] "r" (b)
        :
    );

    return c;
}

反汇编代码：
0040a350 <asm_test>:
  40a350:	1840      	adds	r0, r0, r1
  40a352:	b2c0      	uxtb	r0, r0
  40a354:	4770      	bx	lr

• 使用__attribute__((naked)可以使函数开头和结尾没有保存和恢复的指令(由编译器自动添加),使用__attribute__((noinline))可以使函数不被优化为嵌入某个函数的汇编指令，而是保持一个函数的形式。
• 使用operand list与C函数的变量和入参进行交互，格式为[alias] "修饰符" (C variable),使用[]和()绑定变量的语法很像超链接，比如[browser](https://google.com)。
• operand list中的各项以逗号,分隔
• 对于早期gcc，不支持使用alias标识变量，而是使用%0,%1...这种根据变量出现的顺序编号，这样的缺陷在于一旦中间加一个操作符，所有的编号都变了
• 使用volatile可以禁止编译器优化，用于将咱写的汇编指令都编译出来，比如mov r0, r0就不会再被优化

Operand List中修饰符

• 定义数据类型

• 输入输出类型

Modifier	含义
=	write-only，仅用于output operand list
+	read-write，定义操作数可读可写，仅用于output operand list
&	指示编译器将变量绑定到特定的寄存器，避免与其它寄存器冲突，引发输出值被改变的问题，&只能放在+/=之后

没有=,+修饰的操作符都是read-only的，input operand list都是read-only，所以想对同一变量又读又写，那只能将它放在output operand list并用+修饰。

Example

1. 立即数搭配宏进行使用，因为内联汇编里的东西没法被预处理

#define A 20

void demo(void)
{
    __asm volatile (
    "mov r0, %[imm]\n\t"
    :
    :[imm] "I" (A)
    :
    );
}

/* -------------------对应汇编----------------------- */
0040a364 <demo>:
  40a364:	f04f 000a 	mov.w	r0, #10
  40a368:	4770      	bx	lr

1. &的作用

/* ---------------------正确写法带&----------------------- */
uint32_t tab[2];
uint8_t asm_test(uint8_t a, uint8_t b)
{
    uint32_t rdv, wdv=1;

    __asm volatile (
        "ldr %[rd], [%[tab]]\n\t"
        "str %[wr], [%[tab], #4]\n\t"
        :[rd] "=&r" (rdv)
        :[tab] "r" (tab),[wr] "r" (wdv)
        :
    );

    return 1;
}
/* ---------------------对应汇编----------------------- */
0040a350 <asm_test>:
  40a350:	2001      	movs	r0, #1
  40a352:	4b02      	ldr	r3, [pc, #8]	@ (40a35c <asm_test+0xc>)
  40a354:	681a      	ldr	r2, [r3, #0]
  40a356:	6058      	str	r0, [r3, #4]
  40a358:	4770      	bx	lr
  40a35a:	bf00      	nop
  40a35c:	200023fc 	.word	0x200023fc

/* ---------------------错误写法无&----------------------- */
uint32_t tab[2];
uint8_t asm_test(uint8_t a, uint8_t b)
{
    uint32_t rdv, wdv=1;

    __asm volatile (
        "ldr %[rd], [%[tab]]\n\t"
        "str %[wr], [%[tab], #4]\n\t"
        :[rd] "=r" (rdv)
        :[tab] "r" (tab),[wr] "r" (wdv)
        :
    );

    return 1;
}
/* ---------------------对应汇编----------------------- */
0040a350 <asm_test>:
  40a350:	2001      	movs	r0, #1
  40a352:	4b02      	ldr	r3, [pc, #8]	@ (40a35c <asm_test+0xc>)
  40a354:	681b      	ldr	r3, [r3, #0]
  40a356:	6058      	str	r0, [r3, #4]
  40a358:	4770      	bx	lr
  40a35a:	bf00      	nop
  40a35c:	200023fc 	.word	0x200023fc

在错误的写法中，由于不带&，造成rd和tab共用了寄存器r3；加上&后，rd用的r2，没有受到干扰，这些行为和编译器类型及版本有关系，为了避免出错，直接将output operand list都加上&修饰。

Clobber List

破坏列表，告诉编译器我在这段汇编代码中改变了什么，比如改变了寄存器，内存等等，这样编译器会在执行这段汇编代码之前保存一下将被改变的数据。

类型	含义
r0, r1...	表示寄存器将被改变，在执行汇编之前将push对应的寄存器，并在执行完汇编之后pop出来
memory	告诉编译器内存将会被改变，在执行汇编之前，将那些还未写入内存的值赶紧写入
cc	告诉编译器condition code状态寄存器将改变

Example

对于memory和cc没构建出好的例子，只有关于寄存器的了。

/*--------------------------C--------------------------*/
uint8_t asm_test(uint8_t a, uint8_t b)
{

    __asm volatile (
        "mov r0, r0\n\t"
        :
        :
        :"r4"
    );

    return 0;
}

/*--------------------------汇编--------------------------*/
0040a350 <asm_test>:
  40a350:	b510      	push	{r4, lr}
  40a352:	4600      	mov	r0, r0
  40a354:	2000      	movs	r0, #0
  40a356:	bd10      	pop	{r4, pc}

果然编译器对咱指定的"r4"做了保存恢复的操作。