C使用匯編：操作數類型不匹配推

Question

我試圖禁用/啓用緩存在Linux內核空間。

我使用的代碼是

__asm__ __volatile__(
     "pushw %eax\n\t" /*line 646*/ 
     "movl %cr0,%eax\n\t" 
     "orl $0x40000000,%eax\n\t" 
     "movl %eax,%cr0\n\t" 
     "wbinvd\n\t" 
     "pop %eax"); 

我編譯後，我得到的錯誤消息如下：

memory.c: Assembler messages: 
memory.c:645: Error: operand type mismatch for `push' 
memory.c:646: Error: unsupported for `mov' 
memory.c:648: Error: unsupported for `mov' 
memory.c:650: Error: operand type mismatch for `pop' 
make[4]: *** [memory.o] Error 1 

我的機器是英特爾（R）至強（R）CPU E5-1650 v2 @ 3.50GHz。 64位機器。

任何人都可以幫我指出哪一部分是不正確的，我該如何解決它？

我猜這是因爲指令和寄存器的不匹配。但我很困惑如何解決它。 :(

在此先感謝

Answer 1

據英特爾 - http://download.intel.com/products/processor/manual/325383.pdf一個字是16位，這樣PUSHW期待一個16位指令寄存器EAX是32位，並且必須使用pushl 編輯推！： 您是否正在裝配32位或64位？

Answer 2

儘管大多數32位寄存器都保留在64位體系結構中，但它們不再能夠與堆棧交互，因此試圖推入或彈出%eax是非法操作。你想玩棧，你必須使用%rax，這是64位體系結構相當於%eax。

Answer 3

如果你從來沒有想通了，使用pushq %rax如果編譯64位

Answer 4

正確的做法是聲明對%eax一撞，而不是保存/自己恢復它。編譯器可能會比push/pop更有效，比如使用不同的寄存器來保存任何想要保留的值。這也意味着你不需要不同的64位代碼來保存/恢復%rax。

請注意，pushq %rax/popq %rax將而不是在x86-64上的用戶空間代碼是安全的。有no way to tell gcc that inline-asm clobbers the red-zone。在內核代碼中這是安全的，ABI不使用紅色區域，但它仍然違背了GNU C inline asm語法的目的。

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有一個額外的皺紋這裏：mov %cr0, %eaxisn't a valid 64bit instruction。你必須使用一個64位寄存器。

讓編譯器爲我們選擇一個寄存器解決了這個問題，並且給了編譯器更多的自由度，所以無論如何它更好。在x86-64 ABI中聲明一個64位類型的C變量，並在i386 ABI中聲明32位。 （例如long，因爲這是用於Linux內核ABI，而不是Windows，其中long總是32位。uintptr_t是另一種可在Linux內核中工作的選項（但不在用戶空間中：x32是32位指針的長模式）。 ）

// is this enable or disable? I didn't check the manual 
void set_caching_x86(void) { 
    long tmp;  // mov to/from cr requires a 64bit reg in 64bit mode 
    asm volatile(
     "mov %%cr0, %[tmp]\n\t"  // Note the double-% when we want a literal % in the asm output 
     "or $0x40000000, %[tmp]\n\t" 
     "mov %[tmp], %%cr0\n\t" 
     "wbinvd\n\t" 
     : [tmp] "=r" (tmp) // outputs 
     : // no inputs 
     : // no clobbers. "memory" clobber isn't needed, this just affects performance, not contents 
    ); 
} 

這compiles and assembles to what we want，有或沒有-m32，因爲你可以在Godbolt編譯器瀏覽器看到的。

當用手寫入時，更容易讓操作數大小隱含在操作數中，而不是始終在助記符上使用後綴。即push %eax會工作（在32位模式下），但仍然比讓編譯器處理它更糟糕。

即使在64位模式下，我們也可以使用%k[tmp]來得到%eax（或其他），但是這會使上面的32b值爲零。對於or指令，在REX前綴上佔用1個字節對於可能關心您寫入控制寄存器上部32b的內容的CPU來說更值得將來驗證。

volatile確保asm語句沒有被優化掉，即使從不使用輸出值。

Answer 5

內聯彙編語句有幾個問題，其中大部分都由錯誤消息指示。

第一個錯誤信息Error: operand type mismatch for `push'對應於pushw %eax指令。錯誤是因爲您使用的操作數大小後綴w與操作數%eax的實際大小不匹配。您已經告訴它使用該指令在堆棧上推送一個16位值，但提供了一個32位寄存器作爲操作數。你可以通過使用pushw %ax來解決這個問題，但那不是你想要的。它將只保留RAX寄存器的低16位，而不是整個寄存器。

另一個「顯而易見」的修復方法是使用pushl %eax，但是有兩個問題。首先，爲了解決其他問題，您需要修改整個RAX寄存器，這意味着您需要保留所有64位，而不僅僅是低32位。第二個是在64位模式下沒有32位PUSH指令，所以無論如何你都被迫使用pushq %rax。

接下來的兩條錯誤消息都是Error: unsupported for `mov'。這些錯誤消息對應於movl %cr0,%eax和movl %eax,%cr0指令。並且都是同樣問題的結果。在64位模式下，這些指令沒有32位操作數大小的版本。您需要使用64位操作數，因此修正只是使用RAX而不是EAX。這就是整個64位RAX被破壞的原因，爲什麼我說你需要保存整個寄存器。

最後一條錯誤消息是Error: operand type mismatch for `pop'。這是第一個類似問題的結果。在這種情況下，您沒有使用操作數大小後綴，這意味着彙編器將嘗試根據操作數確定操作數大小。由於您使用了32位操作數%eax，因此它使用32位操作數大小。但是就像PUSH一樣，在64位模式下有32位POP指令，所以你也不能使用%eax。在任何情況下，由於PUSH指令需要64位，因此POP指令需要64位才能匹配，因此修復將使用popq %rax。

最後，一個沒有被錯誤消息指出的問題是，在64位模式下，CR0的大小被擴展爲64位。雖然額外的32位當前被保留，並且必須設置爲零，但可以在未來的處理器中定義它們。所以orl $0x40000000,%eax指令應該保留高64位。不幸的是，它不會清除RAX的高32位，這意味着這條指令也會無意中清除未來CPU可能賦予的含義。所以應該用orq $0x40000000,%rax代替。

所以指令的固定順序應該是：

pushq %rax 
    movq %cr0, %rax 
    orq  $0x40000000, %rax 
    movq %rax, %cr0 
    wbinvd 
    popq %rax 

這不是我要使用但是在你的內聯彙編建議。可以通過讓GCC選擇使用的寄存器來簡化它。這樣就沒有必要保存它。這是我會建議，而不是：

long long dummy; 
asm volatile ("movq %%cr0, %0\n\t" 
       "orq $0x40000000, %0\n\t" 
       "movq %0, %%cr0\n\t" 
       "wbinvd" 
       : "=r" (dummy) : :);