GCC內聯彙編：約束

Question

我很難理解在GCC內聯彙編（x86）中扮演的角色約束。我有read the manual，這正好解釋了每個約束的作用。問題是，即使我理解每個約束所做的事情，但我很少理解爲什麼你會使用一個約束而不是另一個約束，或者可能會產生什麼影響。

我意識到這是一個非常廣泛的話題，所以一個小例子應該有助於縮小焦點。以下是一個簡單的asm例程，它只是增加了兩個數字。如果發生整數溢出，它會將值1寫入輸出C變量。

int32_t a = 10, b = 5; 
int32_t c = 0; // overflow flag 

__asm__ 
(
    "addl %2,%3;"  // Do a + b (the result goes into b) 
    "jno 0f;"   // Jump ahead if an overflow occurred 
    "movl $1, %1;"  // Copy 1 into c 
    "0:"     // We're done. 

    :"=r"(b), "=m"(c) // Output list 
    :"r"(a), "0"(b)  // Input list 
); 

現在，這工作正常，除非我必須任意撥弄約束，直到我得到它正常工作。本來，我用了以下的限制：

:"=r"(b), "=m"(c) // Output list 
    :"r"(a), "m"(b)  // Input list 

注意，而不是「0」時，我用b一個「M」的約束。這有一個奇怪的副作用，如果我使用優化標誌進行編譯並調用了兩次函數，出於某種原因，加法操作的結果也將被存儲在c中。我最終讀到了「matching constraints」，它允許你指定一個變量被用作輸入和輸出操作數。當我將"m"(b)更改爲"0"(b)時，它工作正常。

但我不明白爲什麼你會使用另一個約束。我的意思是說，我知道「r」表示變量應該在一個寄存器中，「m」表示它應該在內存中 - 但我不知道什麼是選擇一個而不是另一個的含義，或者是爲什麼如果我選擇特定的約束組合，則添加操作無法正常工作。

問題：1）在上面的示例代碼中，爲什麼b上的「m」約束會導致c被寫入？ 2）是否有任何教程或在線資源更詳細地討論約束條件？

Answer 1

下面是一個例子，以更好地說明爲什麼你應該仔細選擇的約束（相同的功能，你，但也許寫多了幾分簡潔）：

bool add_and_check_overflow(int32_t& a, int32_t b) 
{ 
    bool result; 
    __asm__("addl %2, %1; seto %b0" 
      : "=q" (result), "+g" (a) 
      : "r" (b)); 
    return result; 
} 

所以，使用的制約因素：q，r和g。

• q意味着只有eax，ecx，edx，或ebx可以選擇。這是因爲set*指令必須寫入一個8位尋址寄存器（al，ah，...）。在%b0中使用b表示使用最低的8位部分（al,cl，...）。
• 對於大多數雙操作數指令，至少有一個操作數必須是寄存器。因此，不要使用m或g;對於至少一個操作數使用r。
• 對於最終的操作數，無論是寄存器還是內存都沒關係，所以使用g（general）。

在上面的例子中，我選擇使用g（而不是r），用於a因爲引用通常作爲存儲器指針來實現，所以使用r約束將要求第一複製指涉到寄存器，然後複製回來。使用g，所指對象可以直接更新。

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至於爲什麼你原來的版本中添加的值改寫你的c，那是因爲你在輸出插槽指定=m，而不是（說）+m;這意味着編譯器可以重複使用相同的內存位置進行輸入和輸出。

在你的情況，這意味着兩種結果（因爲在對b和c相同的內存位置）：

• 的加入並沒有溢出：那麼，c得到了改寫的b值（添加的結果）。
• 加法確實溢出：然後，c變成1（並且b也可能變成1，這取決於代碼的生成方式）。