5. C内联汇编

用C写程序比直接用汇编写程序更简洁，可读性更好，但效率可能不如汇编程序，因为C程序毕竟要经由编译器生成汇编代码，尽管现代编译器的优化已经做得很好了，但还是不如手写的汇编代码。另外，有些平台相关的指令必须手写，在C语言中没有等价的语法，因为C语言的语法和概念是对各种平台的抽象，而各种平台特有的一些东西就不会在C语言中出现了，例如x86是端口I/O，而C语言就没有这个概念，所以in/out指令必须用汇编来写。

C语言简洁易读，容易组织规模较大的代码，而汇编效率高，而且写一些特殊指令必须用汇编，为了把这两方面的好处都占全了，gcc提供了一种扩展语法可以在C代码中使用内联汇编（Inline Assembly）。最简单的格式是__asm__("assembly code");，例如__asm__("nop"); ，nop 这条指令什么都不做，只是让CPU空转一个指令执行周期。如果需要执行多条汇编指令，则应该用\n\t将各条指令分隔开，例如：

  1. __asm__("movl $1, %eax\n\t"
  2.     "movl $4, %ebx\n\t"
  3.     "int $0x80");

通常 C 代码中的内联汇编需要和C的变量建立关联，需要用到完整的内联汇编格式：

  1. __asm__(assembler template 
  2.     : output operands                  /* optional */
  3.     : input operands                   /* optional */
  4.     : list of clobbered registers      /* optional */
  5.     );

这种格式由四部分组成，第一部分是汇编指令，和上面的例子一样，第二部分和第三部分是约束条件，第二部分指示汇编指令的运算结果要输出到哪些C操作数中，C操作数应该是左值表达式，第三部分指示汇编指令需要从哪些C操作数获得输入，第四部分是在汇编指令中被修改过的寄存器列表，指示编译器哪些寄存器的值在执行这条__asm__语句时会改变。后三个部分都是可选的，如果有就填写，没有就空着只写个:号。例如：

例 19.6. 内联汇编

  1. #include <stdio.h>
  2.  
  3. int main() 
  4. {
  5.         int a = 10, b;
  6.  
  7.     __asm__("movl %1, %%eax\n\t"
  8.         "movl %%eax, %0\n\t"
  9.         :"=r"(b)        /* output */
  10.         :"r"(a)         /* input */
  11.         :"%eax"         /* clobbered register */
  12.         );
  13.     printf("Result: %d, %d\n", a, b);
  14.     return 0;
  15. }

这个程序将变量a的值赋给b。"r"(a)指示编译器分配一个寄存器保存变量a的值，作为汇编指令的输入，也就是指令中的%1（按照约束条件的顺序，b对应%0，a对应1%），至于%1究竟代表哪个寄存器则由编译器自己决定。汇编指令首先把%1所代表的寄存器的值传给eax（为了和%1这种占位符区分，eax前面要求加两个%号），然后把eax的值再传给%0所代表的寄存器。"=r"(b)就表示把%0所代表的寄存器的值输出给变量b。在执行这两条指令的过程中，寄存器eax的值被改变了，所以把"%eax"写在第四部分，告诉编译器在执行这条__asm__语句时eax要被改写，所以在此期间不要用eax保存其它值。

我们看一下这个程序的反汇编结果：

  1.         __asm__("movl %1, %%eax\n\t"
  2.  80483dc:       8b 55 f8                mov    -0x8(%ebp),%edx
  3.  80483df:       89 d0                   mov    %edx,%eax
  4.  80483e1:       89 c2                   mov    %eax,%edx
  5.  80483e3:       89 55 f4                mov    %edx,-0xc(%ebp)
  6.                 "movl %%eax, %0\n\t"
  7.                 :"=r"(b)        /* output */
  8.                 :"r"(a)         /* input */
  9.                 :"%eax"         /* clobbered register */
  10.                 );

可见%0和%1都代表edx寄存器，首先把变量a（位于ebp-8的位置）的值传给edx然后执行内联汇编的两条指令，然后把edx的值传给b（位于ebp-12的位置）。

关于内联汇编就介绍这么多，本书不做深入讨论。