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1、gcc 內聯彙編

內聯彙編即在C中直接使用匯編語句進行編程，使程序能夠在C程序中實現C語言不能完成的一些工做，例如，在下面幾種狀況中必須使用內聯彙編或嵌入型彙編。編程

程序中使用飽和算術運算(Saturating Arithmetic)
程序須要對協處理器進行操做
在C程序中完成對程序狀態寄存器的操做

格式：

__asm__ __volatile__("asm code"
 :output
 :input
 :changed registers);

asm或__asm__開頭，小括號+分號，括號內容寫彙編指令。指令+\n\t 用雙引號引上。微信

參數

「asm code」主要填寫彙編代碼：架構


"mov r0, r0\n\t" 
"mov r1,r1\n\t" 
"mov r2,r2"

「output(asm->C)」用於定義輸出的參數，一般只能是變量：app

:"constraint" (variable)
"constraint"用於定義variable的存放位置：
 r 表示使用任何可用的寄存器
 m 表示使用變量的內存地址
 + 可讀可寫
 = 只寫
 & 表示該輸出操做數不能使用輸入部分使用過的寄存器，只能用"+&"或"=&"的方式使用

「input(C->asm)」用於定義輸入的參數，能夠是變量也能夠是當即數：編輯器

:"constraint" (variable/immediate)
"constraint"用於定義variable的存放位置：
 r 表示使用任何可用的寄存器(當即數和變量均可以)
 m 表示使用變量的內存地址
 i 表示使用當即數

Note:函數

使用__asm__和__volatile__表示編譯器將不檢查後面的內容，而是直接交給彙編器。
若是但願編譯器爲你優化，__volatile__能夠不加
沒有asm code也不能省略""
沒有前面的和中間的部分，不能夠相應的省略:
沒有changed 部分，必須相應的省略:
最後的;不能省略，對於C語言來講這是一條語句
彙編代碼必須放在一個字符串內，且字符串中間不能直接按回車換行，能夠寫成多個字符串，注意中間不能有任何符號，這樣就會將兩個字符串合併爲一個
指令之間必需要換行，還可使用\t使指令在彙編中保持整齊

舉例

例1：無參數，無返回值這種狀況，output和input能夠省略：學習

 asm
 ( //彙編指令
  "mrs r0,cpsr     \n\t"
  "bic r0,r0,#0x80 \n\t"
  "msr cpsr,r0     \n\t"
 );

例2：有參數，有返回值讓內聯彙編作加法運算，求a+b，結果存在c中flex

 int a =100， b =200， c =0;
 asm
 (
  "add %0,%1,%2\n\t"
  : "=r"(c)
  : "r"(a),"r"(b)
  : "memory"
 );

%0 對應變量c %1 對應變量a %2 對應變量b

例3：有參數 2 ，有返回值

讓內聯彙編作加法運算，求a+b，結果存在sum中，把a-b的存在d中

 asm volatile
 (
  "add %[op1],%[op2],%[op3]\n\t"
  "sub %[op4],%[op2],%[op3]\n\t"
  :[op1]"=r"(sum),[op4]"=r"(d)
  :[op2]"r"(a),[op3]"r"(b)
  :"memory"
 );

%0 對應變量c %1 對應變量a %2 對應變量b

3、ATPCS規則：（ARM、thumber程序調用規範）

爲了使單獨編譯的C語言程序和彙編程序之間可以相互調用,必須爲子程序之間的調用規定必定的規則.ATPCS就是ARM程序和THUMB程序中子程序調用的基本規則。

基本ATPCS規定了在子程序調用時的一些基本規則，包括下面3方面的內容：

各寄存器的使用規則及其相應的名稱。
數據棧的使用規則。
參數傳遞的規則。

1. 寄存器的使用必須知足下面的規則：

1）子程序間經過寄存器R0一R3來傳遞參數，這時，寄存器R0～R3能夠記做A1-A4。被調用的子程序在返回前無需恢復寄存器R0～R3的內容。
2）在子程序中，使用寄存器R4～R11來保存局部變量．這時，寄存器 R4 ～ R11能夠記做V1 ～ V8。若是在子程序中使用到了寄存器V1～V8中的某些寄存器，子程序進入時必須保存這些寄存器的值，在返回前必須恢復這些寄存器的值；對於子程序中沒有用到的寄存器則沒必要進行這些操做。在Thumb程序中，一般只能使用寄存器R4～R7來保存局部變量。
3）寄存器R12用做過程調用時的臨時寄存器（用於保存SP，在函數返回時使用該寄存器出棧），記做ip。在子程序間的鏈接代碼段中常有這種使用規則。
4）寄存器R13用做數據棧指針，記做sp。在子程序中寄存器R13不能用做其餘用途。寄存器sp在進入子程序時的值和退出子程序時的值必須相等。
5）寄存器R14稱爲鏈接寄存器，記做lr。它用於保存子程序的返回地址。若是在子程序中保存了返回地址，寄存器R14則能夠用做其餘用途。
6）寄存器R15是程序計數器，記做pc。它不能用做其餘用途。

ATPCS下ARM寄存器的命名：

寄存器	別名	功能
R0	a1	工做寄存器
R1	a2	工做寄存器
R2	a3	工做寄存器
R3	a4	工做寄存器
R4	v1	必須保護;局部變量寄存器
R5	v2	必須保護;局部變量寄存器
R6	v3	必須保護;局部變量寄存器
R7	v4	必須保護;局部變量寄存器
R8	v5	必須保護;局部變量寄存器
R9	v6	必須保護;局部變量寄存器
R10	sl	棧限制
R11	fp	幀指針
R12	ip	指令指針
R13	sp	棧指針
R14	lr	鏈接寄存器

二、堆棧使用規則：

ATPCS規定堆棧爲FD類型，即滿遞減堆棧。而且堆棧的操做是8字節對齊。

而對於彙編程序來講,若是目標文件中包含了外部調用,則必須知足如下條件:

外部接口的數據棧必定是8位對齊的，也就是要保證在進入該彙編代碼後,直到該彙編程序調用外部代碼之間,數據棧的棧指針變化爲偶數個字;
在彙編程序中使用PRESERVE8僞操做告訴鏈接器,本彙編程序是8字節對齊的.

三、參數的傳遞規則：

根據參數個數是否固定,能夠將子程序分爲參數個數固定的子程序和參數個數可變的子程序.這兩種子程序的參數傳遞規則是不一樣的.

1.參數個數可變的子程序參數傳遞規則

對於參數個數可變的子程序,當參數不超過4個時,可使用寄存器R0~R3來進行參數傳遞,當參數超過4個時,還可使用數據棧來傳遞參數.

在參數傳遞時,將全部參數看作是存放在連續的內存單元中的字數據。而後,依次將各名字數據傳送到寄存器R0,R1,R2,R3; 若是參數多於4個,將剩餘的字數據傳送到數據棧中,入棧的順序與參數順序相反,即最後一個字數據先入棧.

按照上面的規則,一個浮點數參數能夠經過寄存器傳遞,也能夠經過數據棧傳遞,也可能一半經過寄存器傳遞，另外一半經過數據棧傳遞。

舉例：

 void func(a,b,c,d,e)
    a -- r0
    b -- r1
    c -- r2
    d -- r3
    e -- 棧

2.參數個數固定的子程序參數傳遞規則

對於參數個數固定的子程序,參數傳遞與參數個數可變的子程序參數傳遞規則不一樣,若是系統包含浮點運算的硬件部件。

浮點參數將按照下面的規則傳遞: （1）各個浮點參數按順序處理; （2）爲每一個浮點參數分配FP寄存器;

分配的方法是,知足該浮點參數須要的且編號最小的一組連續的FP寄存器.第一個整數參數經過寄存器R0~R3來傳遞,其餘參數經過數據棧傳遞.

三、子程序結果返回規則

1.結果爲一個32位的整數時,能夠經過寄存器R0返回.
2.結果爲一個64位整數時,能夠經過R0和R1返回，依此類推.
3.對於位數更多的結果,須要經過調用內存來傳遞.

舉例：
使用r0 接收返回值

 int func1(int m, int n)
  m  -- r0
  n  -- r1
  返回值給 r0

「爲何有的編程規範要求自定義函數的參數不要超過4個？」答：由於參數超過4個就須要壓棧退棧，而壓棧退棧須要增長不少指令週期。對於參數比較多的狀況，咱們能夠把數據封裝到結構體中，而後傳遞結構體變量的地址。

4、C語言和彙編相互調用

C和彙編相互調用要特別注意遵照相應的ATPCS規則。

1. C調用匯編

例1：c調用匯編文件中函數帶返回值簡化代碼以下，代碼架構能夠參考《7. 從0開始學ARM-GNU僞指令、代碼編譯，lds使用》。

;.asm                                     
add:
 add r2,r0,r1
 mov r0,r2
    MOV pc, lr

main.c

extern int add(int a,int b);

printf("%d \n",add(2,3));

a->r0,b->r1
返回值經過r0返回計算結果給c代碼

例2，用匯編實現一個strcopy函數

;.asm 
.global strcopy
strcopy:      ;R0指向目的字符串 ;R1指向源字符串 
 LDRB R2, [R1], #1   ;加載字字符並更新源字符串指針地址 
 STRB R2, [R0], #1   ;存儲字符並更新目的字符串指針地址 
 CMP R2, #0   ;判斷是否爲字符串結尾 
 BNE strcopy   ;若是不是，程序跳轉到strcopy繼續循環 
 MOV pc, lr   ;程序返回

//.c 
#include <stdio.h> 
extern void strcopy(char* des, const char* src); 
int main(){ 
 const char* srcstr = "yikoulinux"; 
 char desstr[]="test";
 strcopy(desstr, srcstr); 
 return 0; 
}

2. 彙編調用C

//.c 
int fcn(int a, int b , int c, int d, int e)
{ 
 return a+b+c+d+e; 
}

;.asm ;
.text .global _start 
_start: 
 STR lr, [sp, #-4]! ;保存返回地址lr 
 ADD R1, R0, R0 ;計算2*i(第2個參數) 
 ADD R2, R1, R0 ;計算3*i(第3個參數) 
 ADD R3, R1, R2 ;計算5*i 
 STR R3, [SP, #-4]! ;第5個參數經過堆棧傳遞 
 ADD R3, R1, R1 ;計算4*i(第4個參數) 
 BL fcn ;調用C程序 
 ADD sp, sp, #4 ;從堆棧中刪除第五個參數 
 .end

假設程序進入f時，R0中的值爲i ;

int f(int i){
 return fcn(i, 2*i, 3*i, 4*i, 5*i);
}

5、內核實例

爲了讓讀者有個更加深入的理解，之內核中的例子爲例：

arch/arm/kernel/setup.c

void notrace cpu_init(void) 
{
    unsigned int cpu = smp_processor_id();－－－－獲取CPU ID 
    struct stack *stk = &stacks[cpu];－－－－獲取該CPU對於的irq abt和und的stack指針
……
#ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL 
#define PLC    "r"－－－－Thumb-2下，msr指令不容許使用當即數，只能使用寄存器。 
#else 
#define PLC    "I" 
#endif    __asm__ ( 
    "msr    cpsr_c, %1\n\t"－－－－讓CPU進入IRQ mode 
    "add    r14, %0, %2\n\t"－－－－r14寄存器保存stk->irq 
    "mov    sp, r14\n\t"－－－－設定IRQ mode的stack爲stk->irq 
    "msr    cpsr_c, %3\n\t" 
    "add    r14, %0, %4\n\t" 
    "mov    sp, r14\n\t"－－－－設定abt mode的stack爲stk->abt 
    "msr    cpsr_c, %5\n\t" 
    "add    r14, %0, %6\n\t" 
    "mov    sp, r14\n\t"－－－－設定und mode的stack爲stk->und 
    "msr    cpsr_c, %7"－－－回到SVC mode 
        :－－－－上面是code，下面的output部分是空的 
        : "r" (stk),－－－－對應上面代碼中的%0 
          PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),－－－－對應上面代碼中的%1 
          "I" (offsetof(struct stack, irq[0])),－－－－對應上面代碼中的%2 
          PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),－－－－以此類推，下面不贅述
          "I" (offsetof(struct stack, abt[0])), 
          PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE), 
          "I" (offsetof(struct stack, und[0])), 
          PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE) 
        : "r14");－－－－上面是input操做數列表，r14是要clobbered register列表 
}