__asm__ __volatile__內嵌彙編用法簡述

__asm__ __volatile__內嵌彙編用法簡述 在閱讀C/C++原碼時常常會遇到內聯彙編的狀況，下面簡要介紹下__asm__ __volatile__內嵌彙編用法。由於咱們華清遠見教學平臺是ARM體系結構的，因此下面的示例都是用ARM彙編。

帶有C/C++表達式的內聯彙編格式爲：

__asm__　__volatile__("Instruction List" : Output : Input : Clobber/Modify);

其中每項的概念及功能用法描述以下：

一、 __asm__

__asm__是GCC 關鍵字asm 的宏定義：

#define __asm__ asm

__asm__或asm 用來聲明一個內聯彙編表達式，因此任何一個內聯彙編表達式都是以它開頭的，是必不可少的。

二、Instruction List

Instruction List 是彙編指令序列。它能夠是空的，好比：__asm__ __volatile__(""); 或 __asm__ ("");都是徹底合法的內聯彙編表達式，只不過這兩條語句沒有什麼意義。但並不是全部Instruction List 爲空的內聯彙編表達式都是沒有意義的，好比：__asm__ ("":::"memory");

就很是有意義，它向GCC 聲明：「內存做了改動」，GCC 在編譯的時候，會將此因素考慮進去。 當在"Instruction List"中有多條指令的時候，能夠在一對引號中列出所有指令，也能夠將一條 或幾條指令放在一對引號中，全部指令放在多對引號中。若是是前者，能夠將每一條指令放在一行，若是要將多條指令放在一行，則必須用分號（；）或換行符（\n）將它們分開. 綜上述：（1）每條指令都必須被雙引號括起來 (2)兩條指令必須用換行或分號分開。

例如： 在ARM系統結構上關閉中斷的操做

int disable_interrupts (void)
{
unsigned long old,temp;
__asm__ __volatile__("mrs %0, cpsr\n"
"orr %1, %0, #0x80\n"
"msr cpsr_c, %1"
: "=r" (old), "=r" (temp)
:
: "memory");
return (old & 0x80) == 0;
}

3. __volatile__

__volatile__是GCC 關鍵字volatile 的宏定義

#define __volatile__ volatile

__volatile__或volatile 是可選的。若是用了它，則是向GCC 聲明不容許對該內聯彙編優化，不然當 使用了優化選項(-O)進行編譯時，GCC 將會根據本身的判斷決定是否將這個內聯彙編表達式中的指令優化掉。

四、 Output

Output 用來指定當前內聯彙編語句的輸出

例如：從arm協處理器p15中讀出C1值

static unsigned long read_p15_c1 (void)
{
unsigned long value;
__asm__ __volatile__(
"mrc p15, 0, %0, c1, c0, 0 @ read control reg\n"
: "=r" (value) @編譯器選擇一個R*寄存器
:
: "memory");
#ifdef MMU_DEBUG
printf ("p15/c1 is = %08lx\n", value);
#endif
return value;
}

五、 Input

Input 域的內容用來指定當前內聯彙編語句的輸入Output和Input中，格式爲形如「constraint」(variable)的列表（逗號分隔)

例如：向arm協處理器p15中寫入C1值

static void write_p15_c1 (unsigned long value)
{
#ifdef MMU_DEBUG
printf ("write %08lx to p15/c1\n", value);
#endif
__asm__ __volatile__(
"mcr p15, 0, %0, c1, c0, 0 @ write it back\n"
:
: "r" (value) @編譯器選擇一個R*寄存器
: "memory");
read_p15_c1 ();
}

6.、Clobber/Modify

有時候，你想通知GCC當前內聯彙編語句可能會對某些寄存器或內存進行修改，但願GCC在編譯時可以將這一點考慮進去。那麼你就能夠在Clobber/Modify域聲明這些寄存器或內存。這種狀況通常發生在一個寄存器出如今"Instruction List"，但卻不是由Input/Output操做表達式所指定的，也不是在一些Input/Output操做表達式使用"r"約束時由GCC 爲其選擇的，同時此寄存器被"Instruction List"中的指令修改，而這個寄存器只是供當前內聯彙編臨時使用的狀況。

例如：

__asm__ ("mov R0, #0x34" : : : "R0");

寄存器R0出如今"Instruction List中"，而且被mov指令修改，但卻未被任何Input/Output操做表達式指定，因此你須要在Clobber/Modify域指定"R0"，以讓GCC知道這一點。

由於你在Input/Output操做表達式所指定的寄存器，或當你爲一些Input/Output操做表達式使用"r"約束，讓GCC爲你選擇一個寄存器時，GCC對這些寄存器是很是清楚的——它知道這些寄存器是被修改的，你根本不須要在Clobber/Modify域再聲明它們。但除此以外， GCC對剩下的寄存器中哪些會被當前的內聯彙編修改一無所知。因此若是你真的在當前內聯彙編指令中修改了它們，那麼就最好在Clobber/Modify 中聲明它們，讓GCC針對這些寄存器作相應的處理。不然有可能會形成寄存器的不一致，從而形成程序執行錯誤。

若是一個內聯彙編語句的Clobber/Modify域存在"memory"，那麼GCC會保證在此內聯彙編以前，若是某個內存的內容被裝入了寄存器，那麼在這個內聯彙編以後，若是須要使用這個內存處的內容，就會直接到這個內存處從新讀取，而不是使用被存放在寄存器中的拷貝。由於這個 時候寄存器中的拷貝已經極可能和內存處的內容不一致了。

這只是使用"memory"時，GCC會保證作到的一點，但這並非所有。由於使用"memory"是向GCC聲明內存發生了變化，而內存發生變化帶來的影響並不止這一點。

例如：

int main(int __argc, char* __argv[])
{
int* __p = (int*)__argc;
(*__p) = 9999;
__asm__("":::"memory");
if((*__p) == 9999)
return 5;
return (*__p);
}

本例中，若是沒有那條內聯彙編語句，那個if語句的判斷條件就徹底是一句廢話。GCC在優化時會意識到這一點，而直接只生成return 5的彙編代碼，而不會再生成if語句的相關代碼，而不會生成return (*__p)的相關代碼。但你加上了這條內聯彙編語句，它除了聲明內存變化以外，什麼都沒有作。但GCC此時就不能簡單的認爲它不須要判斷都知道 (*__p)必定與9999相等，它只有老老實實生成這條if語句的彙編代碼，一塊兒相關的兩個return語句相關代碼。

另外在linux內核中內存屏障也是基於它實現的include/asm/system.h中

# define barrier() _asm__volatile_("": : :"memory")

主要是保證程序的執行遵循順序一致性。呵呵，有的時候你寫代碼的順序，不必定是最終執行的順序，這個是處理器有關的。