GCC 内联汇编乘法

Question

我正在学习Linux(x86)上的GCC内联汇编，我的第一个实验是尝试为乘法实现整数溢出检测。这似乎很容易，但它会产生我不理解的副作用。

所以，我想要将两个无符号8位整数相乘，并查看结果是否溢出。基本上，我只需将第一个操作数加载到AL寄存器中，将另一个操作数加载到BL寄存器中，然后使用mul指令。结果存储为16位值在AX寄存器中。因此，我将AX寄存器中的值复制到我的C变量b中，除非它溢出。如果它溢出，我将c设置为1。

 uint8_t a = 10;
 uint8_t b = 25;
 uint8_t c = 0; // carry flag

 __asm__
 (
  "clc;"                  // Clear carry flag
  "movb %3, %%al;"        // Load b into %al
  "movb %2, %%bl;"        // Load a into %bl 
  "mul %%bl;"             // Multiply a * b (result is stored in %ax)
  "movw %%ax, %0;"        // Load result into b
  "jnc out;"              // Jump to 'out' if the carry flag is not set
  "movb $1, %1;"          // Set 'c' to 1 to indicate an overflow
  "out:"
  :"=m"(b), "=m"(c)       // Output list
  :"ir"(a), "m"(b)        // Input list
  :"%al", "%bl"           // Clobbered registers (not sure about this)
 );

这似乎运行得很好。如果我打印“b”的值，我会得到250，这是正确的。此外，如果我将“b”的起始值更改为26，那么在乘法后，“c”将设置为1，表示溢出，因为当然（10 * 26 > ~uint8_t(0)）。我看到的问题是，在乘法后，C变量“a”被设置为0（或在溢出时为1）。我不明白为什么我的任何操作都会改变“a”的值。它甚至不在输出变量列表中，所以为什么我的汇编程序会影响“a”的值？

另外，我对被破坏的寄存器列表不确定。这个列表应该通知GCC有关在汇编程序期间使用的任何寄存器，以便GCC不会尝试不正确地使用它们。我认为我需要告诉GCC我使用了AL和BL寄存器，但AX寄存器呢？它隐式用于存储两个8位整数的乘积，所以我需要将它包含在破坏寄存器列表中吗？

- Channel72

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不要将值加载到%al和%bl中并标记它们被破坏，而应该设置约束条件，让gcc一开始就将参数放入正确的寄存器中。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 1

我看到的问题是C变量a在乘法运算之后被设置为0（或者在溢出时为1）。我不明白为什么我的任何操作都会改变a的值。它甚至不在输出变量列表中，那么为什么我的汇编程序会影响a的值呢？ mul %%bl将AL（8位）和BL（8位）相乘，将结果放入AX（16位）中。

请注意，AL和AX不是单独的寄存器：AL只是AX的底部8位。 movw %%ax，%0将AX（16位）存储到b的地址中...它是一个uint8_t。因此，这条指令也会用结果的顶部8位覆盖内存中的下一个字节。在这种情况下，该字节恰好是存储a的值的地方（这就解释了为什么当它不溢出时，a被覆盖为0，而在溢出时为1）。

你需要将其替换为movb %%al，%0，以仅存储结果的底部8位。

我认为我需要告诉GCC我使用了AL和BL寄存器，但是AX寄存器呢？它被隐含地用于存储两个8位整数的乘积，那么我需要在破坏的寄存器列表中包括它吗？

是的-你应该告诉GCC你改变了任何寄存器的值（正如nategoose在另一个答案中指出的那样，你可能还应该告诉它你正在改变标志）。所以这里的破坏列表应该是"%ax"，"%bl"，"cc"（AX包括AL，所以你不需要明确提及AL）。

- Matthew Slattery

Answer 2

你应该使用-S选项编译代码并查看*.s文件。你的所有汇编都在同一行上，用分号分隔，我相信分号在gnu汇编器中表示注释。你需要在所有汇编指令的结尾添加"\n"（最好是"\n\t"）。

你可能还想将"cc"添加到clobber列表中。

此外，GCC有一种方法可以指定输入既是输入又是输出到汇编，你可能会感兴趣。

此外，最好让GCC决定输入的位置，而不是强制将其放入内存。我记得GCC的内联汇编在x86上有一个约束条件，即“寄存器或内存”，适用于不重要的情况，但你可能不应该在内联汇编的开头和结尾有太多的"mov"指令，因为GCC的主要工作之一是确定在实际计算指令之间放置最佳的移动指令集。例如，在你的代码中，对于GCC来说，最好的做法就是直接将常量10和25存储在你一开始使用的寄存器中。

- nategoose

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GNU汇编器的语法取决于目标平台。在x86中，分号可以很好地作为分隔符，但在其他地方可能不行。 - Matthew Slattery