六、GCC 内联汇编
用汇编编写的程序虽然运行速度快，但开发速度非常慢，效率也很低。如果只是想对关键代码段进行优化，或许更好的办法是将汇编指令嵌入到 C 语言程序中，从而充分利用高级语言和汇编语言各自的特点。但一般来讲，在 C 代码中嵌入汇编语句要比"纯粹"的汇编语言代码复杂得多，因为需要解决如何分配寄存器，以及如何与C代码中的变量相结合等问题。
GCC 提供了很好的内联汇编支持，最基本的格式是：
| __asm__("asm statements");
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例如：
| __asm__("nop");
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如果需要同时执行多条汇编语句，则应该用"//n//t"将各个语句分隔开，例如：
| __asm__( "pushl %%eax //n//t"
"movl $0, %%eax //n//t"
"popl %eax");
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通常嵌入到 C 代码中的汇编语句很难做到与其它部分没有任何关系，因此更多时候需要用到完整的内联汇编格式：
| __asm__("asm statements" : outputs : inputs : registers-modified);
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插入到 C 代码中的汇编语句是以":"分隔的四个部分，其中第一部分就是汇编代码本身，通常称为指令部，其格式和在汇编语言中使用的格式基本相同。指令部分是必须的，而其它部分则可以根据实际情况而省略。
在将汇编语句嵌入到C代码中时，操作数如何与C代码中的变量相结合是个很大的问题。GCC采用如下方法来解决这个问题：程序员提供具体的指令，而对寄存器的使用则只需给出"样板"和约束条件就可以了，具体如何将寄存器与变量结合起来完全由GCC和GAS来负责。
在GCC内联汇编语句的指令部中，加上前缀''%''的数字(如%0，%1)表示的就是需要使用寄存器的"样板"操作数。指令部中使用了几个样板操作数，就表明有几个变量需要与寄存器相结合，这样GCC和GAS在编译和汇编时会根据后面给定的约束条件进行恰当的处理。由于样板操作数也使用'' %''作为前缀，因此在涉及到具体的寄存器时，寄存器名前面应该加上两个''%''，以免产生混淆。
紧跟在指令部后面的是输出部，是规定输出变量如何与样板操作数进行结合的条件，每个条件称为一个"约束"，必要时可以包含多个约束，相互之间用逗号分隔开就可以了。每个输出约束都以''=''号开始，然后紧跟一个对操作数类型进行说明的字后，最后是如何与变量相结合的约束。凡是与输出部中说明的操作数相结合的寄存器或操作数本身，在执行完嵌入的汇编代码后均不保留执行之前的内容，这是GCC在调度寄存器时所使用的依据。
输出部后面是输入部，输入约束的格式和输出约束相似，但不带''=''号。如果一个输入约束要求使用寄存器，则GCC在预处理时就会为之分配一个寄存器，并插入必要的指令将操作数装入该寄存器。与输入部中说明的操作数结合的寄存器或操作数本身，在执行完嵌入的汇编代码后也不保留执行之前的内容。
有时在进行某些操作时，除了要用到进行数据输入和输出的寄存器外，还要使用多个寄存器来保存中间计算结果，这样就难免会破坏原有寄存器的内容。在GCC内联汇编格式中的最后一个部分中，可以对将产生副作用的寄存器进行说明，以便GCC能够采用相应的措施。
下面是一个内联汇编的简单例子：
例4.内联汇编
| /* inline.c */
int main()
{
int a = 10, b = 0;
__asm__ __volatile__("movl %1, %%eax;//n//r"
"movl %%eax, %0;"
:"=r"(b) /* 输出 */
:"r"(a) /* 输入 */
:"%eax"); /* 不受影响的寄存器 */
printf("Result: %d, %d//n", a, b);
}
|
上面的程序完成将变量a的值赋予变量b，有几点需要说明：
- 变量b是输出操作数，通过%0来引用，而变量a是输入操作数，通过%1来引用。
- 输入操作数和输出操作数都使用r进行约束，表示将变量a和变量b存储在寄存器中。输入约束和输出约束的不同点在于输出约束多一个约束修饰符''=''。
- 在内联汇编语句中使用寄存器eax时，寄存器名前应该加两个''%''，即%%eax。内联汇编中使用%0、%1等来标识变量，任何只带一个''%''的标识符都看成是操作数，而不是寄存器。
- 内联汇编语句的最后一个部分告诉GCC它将改变寄存器eax中的值，GCC在处理时不应使用该寄存器来存储任何其它的值。
- 由于变量b被指定成输出操作数，当内联汇编语句执行完毕后，它所保存的值将被更新。
在内联汇编中用到的操作数从输出部的第一个约束开始编号，序号从0开始，每个约束记数一次，指令部要引用这些操作数时，只需在序号前加上''%''作为前缀就可以了。需要注意的是，内联汇编语句的指令部在引用一个操作数时总是将其作为32位的长字使用，但实际情况可能需要的是字或字节，因此应该在约束中指明正确的限定符：
| 限定符
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意义
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| "m"、"v"、"o"
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内存单元
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| "r"
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任何寄存器
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| "q"
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寄存器eax、ebx、ecx、edx之一
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| "i"、"h"
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直接操作数
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| "E"和"F"
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浮点数
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| "g"
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任意
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| "a"、"b"、"c"、"d"
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分别表示寄存器eax、ebx、ecx和edx
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| "S"和"D"
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寄存器esi、edi
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| "I"
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常数（0至31）
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