FROM: http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-inline_assembly/

對(duì)于 C/C++ 程序員來(lái)說(shuō)，內(nèi)聯(lián)匯編并不是一個(gè)新特性，它可以幫助我們充分利用計(jì)算能力。然而，大多數(shù)程序員很少有機(jī)會(huì)實(shí)際使用該特性。事實(shí)上，內(nèi)聯(lián)匯編只為特定的要求提供服務(wù)，在涉及先進(jìn)的高層編程語(yǔ)言時(shí)尤其如此。

本文介紹了 IBM Power 處理器架構(gòu)的兩個(gè)場(chǎng)景。使用本文提供的示例，我們可以發(fā)現(xiàn)在什么地方應(yīng)用了內(nèi)聯(lián)匯編。

場(chǎng)景 1：更好的庫(kù)

C/C++ 編程語(yǔ)言支持邏輯運(yùn)算。在本例中，用戶使用位 作為基本單位。用戶編寫(xiě)了一個(gè)算法來(lái)計(jì)算一個(gè) 32 位變量所占用的位數(shù)。

代碼 A: 計(jì)算被占用的位數(shù)

01 inline int bit_taken(int data) 02 { 03 int taken = 0; 04 while (data) { 05 data = (data >> 1); 06 taken++; 07 } 08 return taken; 09 }

此代碼顯示了如何配合使用循環(huán)和移位運(yùn)算。如果用戶采用最高優(yōu)化級(jí)別（-O3 適用于 gcc，-O5 適用于 xlc）編譯代碼，那么用戶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)某些優(yōu)化（如展開(kāi)，常量數(shù)據(jù)傳播，等等）都是自動(dòng)完成的，它們可以生成世界上速度最快的代碼。但算法的基本思路并沒(méi)有發(fā)生改變。

清單 A：cntlzw 的描述

cntlzw(CountLeading Zeros Word) 指令

目的

將來(lái)自源通用寄存器的前導(dǎo)零的數(shù)量放進(jìn)一個(gè)通用寄存器。

cntlzw 指令能夠獲得前導(dǎo)零的數(shù)量。我們以數(shù)字 15 為例，其二進(jìn)制表示為 0000, 0000, 0000, 0000, 0000, 0000, 0000, 1111，cntlzw 會(huì)告訴大家，總共有 28 個(gè)前導(dǎo)零。經(jīng)過(guò)重新考慮后，用戶決定簡(jiǎn)化其算法，如代碼 B 所示。

代碼 B：計(jì)算內(nèi)聯(lián)匯編所占用的位數(shù)

01 #ifdef __ARCH_PPC__ 02 inline int bit_taken(int data) 03 { 04 int taken; 05 asm("cntlzw %0, %1\n\t" 06 : "=b" (taken) 07 : "b" (data) 08 ); 09 return sizeof(data) * 8 – taken; 10 } 11 #else ... ... 21 #endif

名稱(chēng)為 __ARCH_PPC__ 的宏只包裝適用于 PowerPC 架構(gòu)的新代碼。與代碼 A 相比，新的代碼已經(jīng)刪除了所有循環(huán)或移位。然后，使用者可能會(huì)高興地看到 bit_taken 的性能有所提高。它在 PowerPC 上運(yùn)行得更快。而且，應(yīng)用程序綁定的 bit_taken 甚至表現(xiàn)得更好。

這個(gè)故事并不僅說(shuō)明用戶可以通過(guò)豐富的指令改進(jìn)他的算法，而且還說(shuō)明了內(nèi)聯(lián)匯編是提高性能的最佳助手。通過(guò)將匯編代碼嵌入到 C/C++，可以最大限度地減少用戶修改代碼的工作。

場(chǎng)景 2：原子比較和交換 (CAS)

近日，隨著整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到多處理、多線程，不可避免地帶來(lái)了更多的元素（如編程中的同步）。要在多線程環(huán)境中構(gòu)成同步原語(yǔ)（如信號(hào)量和互斥），我們經(jīng)常會(huì)提到被稱(chēng)為比較和交換 (CAS) 的原子操作。清單 B 顯示了 CAS 的偽代碼。

清單 B：CAS 的偽代碼

清單 1.

compare_and_swap (*p, oldval, newval):if (*p == oldval)*p = newval;success;elsefail;

在清單 B 中，首先比較內(nèi)存位置 p (*p) 的內(nèi)容與已知值 oldval（這應(yīng)該是當(dāng)前線程中 *p 的值）。只有當(dāng)它們是相同值時(shí)，才會(huì)將 newval 寫(xiě)入 *p。若其他線程之前已經(jīng)修改了內(nèi)存位置，那么比較操作會(huì)失敗。

為了準(zhǔn)確起見(jiàn)，CAS 應(yīng)該是原子的。原子性超越了 C/C++ 的處理能力，但可以通過(guò)使用一小段內(nèi)聯(lián)匯編代碼而得到保證。代碼 C 顯示了面向 PowerPC 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)簡(jiǎn)單的 CAS。

代碼 C：在 PowerPC 上的簡(jiǎn)單 CAS 實(shí)現(xiàn)

01 void inline compare_and_swap (volatile int * p, int oldval, int newval) 02 { 03 int fail; 04 __asm__ __volatile__ ( 05 "0: lwarx %0, 0, %1\n\t" 06 " xor. %0, %3, %0\n\t" 07 " bne 1f\n\t" 08 " stwcx. %2, 0, %1\n\t" 09 " bne- 0b\n\t" 10 " isync\n\t" 11 "1: " 12 : "=&r"(fail) 13 : "r"(p), "r"(newval), "r"(oldval) 14 : "cr0"); 15 }

此代碼片段實(shí)現(xiàn)了清單 B 中的偽代碼，但目前它對(duì)于我們來(lái)說(shuō)似乎過(guò)于復(fù)雜。我們將在介紹完基本的語(yǔ)法后再回頭探討它。

但是，歸納我們所述的內(nèi)容，在兩個(gè)條件下通常需要內(nèi)聯(lián)匯編：

• 代碼優(yōu)化

  若性能要求是至關(guān)重要的，那么內(nèi)聯(lián)匯編可能會(huì)有所幫助。正如我們從場(chǎng)景 1 中可以看到的，調(diào)優(yōu)編譯器選項(xiàng)不會(huì)永遠(yuǎn)都是最佳選擇。一個(gè)便利的內(nèi)聯(lián)匯編代碼片段可以讓用戶大幅提高程序的性能。

• 硬件操作/OS 服務(wù)

  C/C++ 在場(chǎng)景 2 中的能力是有限的。編譯器總是需要一些時(shí)間來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)現(xiàn)最新的特性。因此，為了使用最新的硬件指令、OS 服務(wù)等，我們經(jīng)常求助于內(nèi)聯(lián)匯編。大部分時(shí)間，它都是最佳選擇。

使用內(nèi)聯(lián)匯編可能還有其他原因。但是總的來(lái)說(shuō)，內(nèi)聯(lián)匯編在功能和性能方面都可以作為 C/C++ 的一種補(bǔ)充。

內(nèi)聯(lián)匯編的使用

內(nèi)聯(lián)匯編的語(yǔ)法看上去與 C/C++ 完全不同。一個(gè)合理的解釋是，內(nèi)聯(lián)匯編并不是從 C/C++ 程序員的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而是從一個(gè)編譯者/匯編者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)的。內(nèi)聯(lián)匯編的一般語(yǔ)句構(gòu)成如清單 C 所示。

清單 C：內(nèi)聯(lián)匯編代碼塊的組成

__asm__ __volatile__(assembly template: output operand list : input operand list: clobber list);

如清單 C 所示，內(nèi)聯(lián)匯編在邏輯上總是由四部分組成：

1. 關(guān)鍵字 asm() 或 __asm__()。修飾符 volatile 或 __volatile__：關(guān)鍵字 asm 或 __asm__ 用于說(shuō)明隨后的字符串是內(nèi)聯(lián)匯編代碼塊。volatile 或 __volatile__ 是可選的，可以將它們添加到 asm 后面，禁止某些編譯器的優(yōu)化。其實(shí)，asm 和 __asm__ 幾乎是相同的，惟一的區(qū)別是，當(dāng)預(yù)處理程序宏中使用內(nèi)聯(lián)匯編時(shí)，asm 在編譯過(guò)程中可能會(huì)引發(fā)警告。volatile 和 __volatile__ 也是如此。

2. 匯編模板：
匯編模板是括號(hào)內(nèi)的第一個(gè)部分。它包含匯編指令行，這些指令行都包括在雙引號(hào) ("") 中，以行分隔符（\n\t 或 \n）結(jié)束。內(nèi)聯(lián)匯編代碼的語(yǔ)法是相同的，但比一般的匯編代碼簡(jiǎn)單得多。這其中有許多原因。例如，它不需要在匯編模板中定義數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼞?yīng)該始終從 C/C++ 變量引用。而且，很少有必要在匯編模板中（為可執(zhí)行文件）創(chuàng)建一個(gè)分段。一般情況下，除了匯編指令，只允許使用一些本地標(biāo)簽。（我們稍后會(huì)討論它們）。

代碼 D：內(nèi)聯(lián)匯編的匯編模板

__asm__ __volatile__ ("lwarx %0, 0, %1 \n\t" : "=&r"(ret) : "r"(p));

代碼 D 顯示了匯編模板的一個(gè)示例。

匯編指令由操作碼 (lwarx) 和操作數(shù) (%0, 0, %1) 組成。

如果一個(gè)指令的操作數(shù)是寄存器/立即類(lèi)型的操作數(shù)，那么可以引用它作為一個(gè)帶有百分比前綴編號(hào)的寄存器。 (%0, %1,...)

寄存器的編號(hào)引用了一個(gè)變量，按它在輸入/輸出列表中所代表的順序排列。在代號(hào) D 的示例中，ret 是輸入/輸出列表中第一個(gè)被引用的變量。因此，%0 是寄存器引用。同樣地，寄存器 %1 引用變量 p。

在內(nèi)聯(lián)匯編中，只有一些本地標(biāo)簽是合法的。您可能會(huì)在代碼 C 中看到標(biāo)簽，如 0 和 1。它們是指令 bne- 0b\n\t 和 bne 1f\n\t 的分支目標(biāo)。（標(biāo)簽的 f 后綴意味著在分支指令后面的標(biāo)簽，而 b 表示前一個(gè)標(biāo)簽）

3. 輸入/輸出操作數(shù)列表
輸入/輸出列表以冒號(hào) (:) 開(kāi)始。它們的條目用逗號(hào) (,) 隔開(kāi)。該列表在匯編模板中指定變量及其約束。以代碼 D 為例，lwarx 設(shè)置有效地址，即寄存器值 %1 加上一個(gè)立即值 0。它從有效地址讀取一個(gè)單詞并存儲(chǔ)到寄存器 %0。在這里，%0 是一個(gè)輸出操作數(shù)，它存儲(chǔ)結(jié)果并被寫(xiě)入列表。而 %1 是一個(gè)輸入。這樣，%0 所引用的 ret 就會(huì)放入輸出列表，而 %1 所引用的 p 則會(huì)放入輸入列表。
輸入/輸出操作數(shù)列表中列出的每個(gè)變量：

• 必須有一個(gè)約束。例如，=&r (ret) 的約束是 r，這意味著可能將 ret 分配給任何通用寄存器。
• 可以有一個(gè)可選的約束修飾符。例如，=&r (ret) 的修飾符是 = 和 &。= 表示該變量是只寫(xiě)的。& 表示這個(gè)變量不能與任何輸入操作數(shù)共享相同的寄存器。（早期的亂碼表示在指令使用完輸入操作數(shù)之前，已經(jīng)修改了操作數(shù)。因此，它不能與輸入操作數(shù)共享寄存器。有關(guān)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 A guide to inline assembly for C and C++

各平臺(tái)之間的約束是不同的。通常，產(chǎn)品文檔會(huì)提供更多的實(shí)際詳細(xì)信息。

4. 破壞列表（Clobber list）
亂碼列表通知編譯器，有些寄存器或內(nèi)存已因內(nèi)聯(lián)匯編塊造成亂碼。亂碼列表看起來(lái)類(lèi)似于輸入/輸出列表（用冒號(hào)開(kāi)始，并以逗號(hào)分隔）。但只用寄存器名稱(chēng)（如 r1、f15）或 內(nèi)存 充當(dāng)其條目。

在代碼 C 的示例中，內(nèi)聯(lián)匯編代碼隱式地破壞了條件寄存器字段。因此，cr0 寄存器字段被放入破壞列表。如果用戶認(rèn)為代碼更換到了一個(gè)不確定的內(nèi)存空間，那么內(nèi)存也會(huì)出現(xiàn)在列表中。我們?cè)诤竺娴恼鹿?jié)將再次討論破壞列表。

事實(shí)上，并不是所有在清單 C 中顯示的組件都是必需的。一個(gè)關(guān)鍵字和一個(gè)匯編模板就足以構(gòu)成一個(gè)基本的內(nèi)聯(lián)匯編。其他所有部分都是可選的。

現(xiàn)在，我們回到代碼 C，進(jìn)一步解釋其指令。

lwarx %0, 0, %1
該指令在有效地址 0 + %1 上將內(nèi)存讀取到寄存器 %0（實(shí)際上是 *p）。此外，該指令根據(jù)指令 stwcx 預(yù)約了以后的驗(yàn)證。

xor. %0, %3, %0
bne 1f
該指令會(huì)比較我們剛加載到 %0 的值和 oldval (%3)。當(dāng)它們不相等時(shí)，則會(huì)分支跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽 1，這意味著 CAS 運(yùn)算失敗。

stwcx. %2, 0, %1
bne- 0b
stwcx. 檢查 lwarx 的預(yù)約。如果檢測(cè)成功，它會(huì)將 %2 (newval) 的內(nèi)容寫(xiě)入 0 + %1(p) 的有效地址。如果寫(xiě)入失敗，則會(huì)分支跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽 0，以便進(jìn)行重試。

isync
該指令禁止運(yùn)行 iSync 之后的指令，直到 iSync 前的指令已完成。

表 A 列出了該示例的操作數(shù)列表中的所有條目，以及它們對(duì)應(yīng)于代碼 B 的寄存器編號(hào)。

表 A：約束、修飾符和代碼 C 的寄存器引用

條目約束（和修飾符）引用的變量寄存器

"=&r"(fail)	=&r: writable, early clobber, general register	fail	%0
"r"(p)	R: general register	p	%1
"r"(newval)	R: general register	newval	%2
"r"(oldval)	R: general register	oldval	%3

我們可以從代碼中看到，在寫(xiě)回指令 stwcx. 后按照重試步驟進(jìn)行操作。如果其他線程已經(jīng)更新了地址 p 保持，那么重試會(huì)發(fā)現(xiàn) *p 和 oldval 是不同的。因此，請(qǐng)控制分支跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽 1 ，也就是說(shuō)控制 CAS 失敗。我們可以通過(guò)比較變量 fail 和 0 來(lái)對(duì)此進(jìn)行判斷。

lwarx 和 stwcx 在 PowerPC 架構(gòu)中是非常特殊的指令。它們對(duì)于組成原子原語(yǔ)至關(guān)重要。如果您有興趣，可以從 Power ISA 找到有關(guān)的更多信息。[1] 對(duì)于分枝設(shè)施，文獻(xiàn) [2] 提供了最好的解釋。

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常見(jiàn)錯(cuò)誤

對(duì)于可能會(huì)犯錯(cuò)誤的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，有一些可供他們始終查看的指南。

• 不要忘記行分隔符 (\n\t)
• 不要忘了行的雙引號(hào) ("")
• 不要混淆 () 和 {}。

我們還遇到過(guò)一些有趣的錯(cuò)誤：

在內(nèi)聯(lián)匯編模板內(nèi)使用預(yù)處理程序宏。

代碼 E：在內(nèi)聯(lián)匯編模板內(nèi)的宏。

01 // This is the intention: 02 __asm__ __volatile__( 03 "stswi %0, %1, 4\n\t" 04 :: "b" (t), "b" (b) 05 ); … 01 // Macro, does not work: 02 #define F 4 03 __asm__ __volatile__( 04 "stswi %0, %1, F\n\t" 05 :: "b" (t), "b" (b) 06 );

出于某種原因，用戶可能想將某個(gè) C/C++ 宏應(yīng)用于內(nèi)聯(lián)匯編模板。具體而言，在上面的示例中，用戶試圖替換一個(gè)立即值。然而，編譯器拒絕執(zhí)行該代碼。事實(shí)上，用戶不應(yīng)該考慮在匯編模板中應(yīng)用任何 C/C++ 預(yù)處理器操作。用戶將 C/C++ 傳入內(nèi)聯(lián)匯編的惟一接口是使用輸入/輸出列表。 代碼 F 顯示了一種可以實(shí)現(xiàn)用戶目標(biāo)的方法。

代碼 F：被引用為立即值的宏

01 #define F 4 02 __asm__ __volatile__( 03 "stswi %0, %1, %2\n\t" 04 : : "b" (t), "b" (b), "i"(F) 05 );

在這里，我們使用操作數(shù)的一個(gè)立即約束來(lái)引用宏。然后，通過(guò)修改宏定義，用戶可以在全局修改常量。

輸出操作數(shù)列表中缺少冒號(hào)。

在代碼 G 中，stswi 指令意味著它存儲(chǔ)了 4 個(gè)字節(jié)，從寄存器 %1 開(kāi)始（具體來(lái)說(shuō)，如果 %1 被分配到寄存器 r0，則按順序從 r0、r1、r2、r3...讀出字節(jié)）到在 0% 的有效地址。

對(duì)于內(nèi)聯(lián)匯編代碼，并沒(méi)有輸出操作數(shù)，因?yàn)闆](méi)有寄存器存儲(chǔ)結(jié)果，也無(wú)法寫(xiě)入該結(jié)果。而且，輸入操作數(shù)列表中包括所有變量（value 和 base）。

代碼 G：缺少冒號(hào)

01 // Require input only: 02 int base[5]; 03 int value = 0x7a; 04 __asm__ __volatile__( 05 "stswi %0,%1,4\n\t" 06 : : "b" (value), "b" (base) 07 ); … 01 // But mistaken as output : 02 __asm__ __volatile__( 03 "stswi %0,%1,4\n\t" 04 : "b" (value), "b" (base) 05 );

在后一種代碼中，用戶不幸地漏了一個(gè)冒號(hào)。現(xiàn)在所有輸出都變成輸入。在這種情況下，編譯器甚至可能沒(méi)有發(fā)出警告。但是，用戶可能最終會(huì)在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。雖然這樣的錯(cuò)誤看起來(lái)很小，但它可能會(huì)破壞一切。此外，不容易發(fā)現(xiàn)該錯(cuò)誤，因?yàn)殄e(cuò)誤總是很難找到的，比如在 C/C++ 代碼中混淆 if (a==1) 和 if (a=1)。因此，初學(xué)者應(yīng)多注意冒號(hào)。

我們將很快將會(huì)繼續(xù)討論這種錯(cuò)誤的更深層次原因。

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內(nèi)聯(lián)匯編、編譯器和匯編器

人們?cè)诰帉?xiě)內(nèi)聯(lián)匯編代碼時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，最大的挑戰(zhàn)并不是在規(guī)范中找出正確的指令，而是讓輸入/輸出/破壞列表正常工作。有可能出現(xiàn)投訴和問(wèn)題，比如：為什么我們需要這些列表？為什么要有約束和修飾符？等等。

在這里，我們列出了這類(lèi)問(wèn)題及其答案。我們希望它可以幫助用戶從實(shí)現(xiàn)角度了解有關(guān)的更多信息。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們只專(zhuān)注于引用 C/C++ 變量的指令和寄存器操作數(shù)。

Q1：誰(shuí)處理內(nèi)聯(lián)匯編？編譯器還是匯編器？為什么我在編譯時(shí)得到匯編程序錯(cuò)誤？

A1: 答案是兩者都處理（在大部分的時(shí)間）。一般情況下，匯編器會(huì)在編譯器支持最新指令之前支持這些指令。因此，編譯器必須調(diào)用匯編器來(lái)處理任何無(wú)法識(shí)別的指令。但是，這并不意味著匯編器會(huì)處理一切。變量和寄存器之間的關(guān)聯(lián)是通過(guò)編譯器完成的。（請(qǐng)參閱 Q2 及 Q3。） C/C++ 中的內(nèi)聯(lián)匯編語(yǔ)法檢查也由編譯器完成。但是，匯編指令本身不包括在內(nèi)。因此，如果匯編器在檢查匯編指令時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，那么它會(huì)報(bào)告錯(cuò)誤。

Q2：匯編模板中的寄存器如何引用 C++ 變量？

A2：如 Q1 的答案所示，關(guān)聯(lián)由編譯器完成。在內(nèi)部，由一個(gè)寄存器分配和指派過(guò)程將變量映射為寄存器。在完成此過(guò)程后，匯編模板會(huì)變成一小段真正的匯編代碼。然后，匯編器可以接受并處理它，從而生成最終的二進(jìn)制代碼。

Q3：我知道寄存器分配和指派會(huì)將寄存器與變量相關(guān)聯(lián)。但是，為什么要提供一個(gè)輸入/輸出列表？

A3：事實(shí)上，對(duì)于寄存器分配和指派，可能會(huì)要求編譯器提供輸入，比如約束和活躍度（liveness）。如果沒(méi)有內(nèi)聯(lián)匯編，編譯器可以通過(guò)內(nèi)部分析代碼找到這樣的輸入。但是，因?yàn)榫幾g器認(rèn)為內(nèi)聯(lián)匯編塊里面的指令行為是未知的，所以它要求用戶提供額外的信息來(lái)幫助它。
內(nèi)部的約束可能與硬件有關(guān)。例如，為放入通用寄存器的操作數(shù)設(shè)置約束 r，并為放入浮點(diǎn)寄存器的操作數(shù)設(shè)置約束 f。此外，有時(shí)，某些硬件在某些情況下將禁止某些行為。例如，在 PowerPC 中的約束 b（它禁止使用 r0 寄存器）就屬于這一類(lèi)。（請(qǐng)參閱 A guide to inline assembly for C and C++ - Basic, intermediate, and advanced concepts，了解有關(guān)的更多詳細(xì)信息）。從概念上講，用戶應(yīng)該負(fù)責(zé)告訴編譯器 數(shù)據(jù)類(lèi)型、指令的限制 等信息，因?yàn)榫幾g器對(duì)用戶所提供的匯編代碼完全是未知的。
活躍度可能受到許多方面的影響。最重要的一個(gè)方面是，是讀取、寫(xiě)入變量，還是兩者同時(shí)進(jìn)行。輸入/輸出操作數(shù)列表和某些約束修飾符可以幫助構(gòu)建該信息。（例如，約束修飾符 "+" 說(shuō)明操作數(shù)是 read-write，而 "=" 說(shuō)明它是 write-only。）
整體而言，輸入/輸出列表用于向編譯器提供信息。

整體而言，輸入/輸出列表用于向編譯器提供信息。

Q4：破壞列表又怎么樣呢？我們?yōu)槭裁葱枰?#xff1f;

A4：在許多現(xiàn)實(shí)世界的平臺(tái)上，機(jī)器指令可能會(huì)隱式地修改寄存器。可以將這視為一種硬件約束。包含寄存器名稱(chēng)的破壞列表可以讓編譯器知道沒(méi)有引用變量的任何其他寄存器是否也被修改了。 而且，如果一個(gè)指令不可預(yù)知地寫(xiě)入一個(gè)意外的內(nèi)存位置，編譯器可能不知道它是否修改了任何已經(jīng)存在于寄存器中的變量。（如果發(fā)生這種情況，會(huì)從內(nèi)存重新加載已經(jīng)存在于寄存器中的變量。）通過(guò)放進(jìn)一個(gè) 內(nèi)存 亂碼，我們通知編譯器要做一些處理，以確保生成的代碼是正確的。（對(duì)于內(nèi)存亂碼， A guide to inline assembly for C and C++ - Basic, intermediate, and advanced concepts 提供了更好的解釋。）

Q5：為什么不建議使用匯編指令？

A5：有時(shí)，人們認(rèn)為內(nèi)聯(lián)匯編可能具備匯編的完整功能。但是，情況并不總是這樣。例如，如果用戶不知道內(nèi)聯(lián)匯編代碼已經(jīng)嵌入最終可執(zhí)行文件的代碼段，那么使用匯編指令可能會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題。

一個(gè)典型的示例是，用戶希望在匯編模板中定義一個(gè)新的部分 .mysect。編譯器會(huì)計(jì)算出正確的匯編代碼，并將它傳遞給匯編器。但是，正如匯編語(yǔ)法所說(shuō)明的那樣，需要定義一個(gè) .mysect 部分，使用當(dāng)前部分覆蓋它。因此，內(nèi)聯(lián)匯編后面的代碼（這是由編譯器生成的）也會(huì)匯編到 .mysect 部分中，而不是 .text（用于代碼）部分。結(jié)果，該可執(zhí)行文件被完全破壞。

總之，使用不屬于編譯器的內(nèi)聯(lián)匯編規(guī)范的匯編功能不是一種明智的做法。使用未獲得正式支持的任何內(nèi)容都可能為您的代碼帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在，讓我們回到丟失冒號(hào)的問(wèn)題。顯然，失敗的根本原因是我們向編譯器提供了不正確的信息（如活動(dòng)性或約束）。編譯器不會(huì)抱怨，因?yàn)樗粰z查任何列表的正確性（只檢查 C/C++ 語(yǔ)法錯(cuò)誤）。并且匯編器也會(huì)很開(kāi)心，因?yàn)樗惶幚碛泻侠砀袷降闹噶睢５聦?shí)上，編譯器使用了不正確的信息工作。最后，該代碼會(huì)失敗。這個(gè)失敗警告了我們，并且用戶要為自己編寫(xiě)的輸入/輸出/亂碼列表負(fù)責(zé)，這非常重要。否則，獲得不可用的代碼就并不奇怪了。

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結(jié)束語(yǔ)

雖然學(xué)習(xí)內(nèi)聯(lián)匯編的語(yǔ)法并不難，但編寫(xiě)正確的匯編代碼并不僅僅意味著編寫(xiě)正確的匯編指令和嵌入它們。由于編譯器無(wú)法分析內(nèi)聯(lián)匯編塊的內(nèi)部情況，所以內(nèi)聯(lián)匯編用戶應(yīng)該向編譯器提供比普通 C/C++ 代碼更多的信息。這可能很容易出錯(cuò)。無(wú)論如何，您可以利用下面的技巧。

• 只編寫(xiě)一個(gè)具有單一功能的較短的內(nèi)聯(lián)匯編塊。
• 查看編譯器文檔中的內(nèi)聯(lián)匯編部分。不要試圖使用不屬于編譯器的內(nèi)聯(lián)匯編規(guī)范的匯編功能。
• 仔細(xì)選擇指令。弄清楚每一個(gè)細(xì)節(jié)。不要漏掉任何說(shuō)明，比如約束、副作用等。
• 再次檢查輸入/輸出/亂碼列表，然后再編譯和運(yùn)行您的代碼。特別要檢查是否正確使用了冒號(hào)。

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致謝

謝謝 IBM CDL Rational Compiler 團(tuán)隊(duì)的同事 Jiang Jian 和 Ji Jinsong。感謝他們對(duì)這篇文章的認(rèn)真審查和意見(jiàn)。

參考資料

學(xué)習(xí)

• A guide to inline assembly for C and C++ Basic, intermediate, and advanced concepts。這是一篇很好的面向 Power/PowerPC 用戶的內(nèi)聯(lián)匯編教程，它涵蓋了許多高級(jí)主題。
• GCC-Inline-Assembly-HOWTO，gcc 的基本內(nèi)聯(lián)匯編的教程。
• 在 IBM AIX 7.1 上安裝 IBM XL C/C++：IBM XL C/C++ 是一個(gè)高性能的優(yōu)化編譯器，旨在服務(wù)于 IBM POWER 處理器，并利用處理器的多核和向量特性實(shí)現(xiàn)更好的并行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。本文將向您講解在 IBM AIX 7.1 操作系統(tǒng)上安裝 XL C/C++ V11 的整個(gè)過(guò)程。
• IBM XL C/C++ 編譯器中添加的 ISO C11 支持：新的 ISO C 編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)提供了多項(xiàng)功能來(lái)幫助提高編程效率、調(diào)試和提高性能。IBM XL 編譯器正在分階段支持新的 C 標(biāo)準(zhǔn)，以便您可以利用有用的功能，比如支持復(fù)數(shù)類(lèi)型對(duì)象初始化的功能、靜態(tài)斷言，以及針對(duì)沒(méi)有返回值的函數(shù)的函數(shù)特性。
• AIX and UNIX 專(zhuān)區(qū)：developerWorks 的“AIX and UNIX 專(zhuān)區(qū)”提供了大量與 AIX 系統(tǒng)管理的所有方面相關(guān)的信息，您可以利用它們來(lái)擴(kuò)展自己的 UNIX 技能。
• AIX and UNIX 新手入門(mén)：訪問(wèn)“AIX and UNIX 新手入門(mén)”頁(yè)面可了解更多關(guān)于 AIX 和 UNIX 的內(nèi)容。
• AIX and UNIX 專(zhuān)題匯總：AIX and UNIX 專(zhuān)區(qū)已經(jīng)為您推出了很多的技術(shù)專(zhuān)題，為您總結(jié)了很多熱門(mén)的知識(shí)點(diǎn)。我們?cè)诤竺孢€會(huì)繼續(xù)推出很多相關(guān)的熱門(mén)專(zhuān)題給您，為了方便您的訪問(wèn)，我們?cè)谶@里為您把本專(zhuān)區(qū)的所有專(zhuān)題進(jìn)行匯總，讓您更方便的找到您需要的內(nèi)容。
• AIX and UNIX 下載中心：在這里你可以下載到可以運(yùn)行在 AIX 或者是 UNIX 系統(tǒng)上的 IBM 服務(wù)器軟件以及工具，讓您可以提前免費(fèi)試用他們的強(qiáng)大功能。
• IBM Systems Magazine for AIX 中文版：本雜志的內(nèi)容更加關(guān)注于趨勢(shì)和企業(yè)級(jí)架構(gòu)應(yīng)用方面的內(nèi)容，同時(shí)對(duì)于新興的技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用方式等也有很深入的探討。IBM Systems Magazine 的內(nèi)容都是由十分資深的業(yè)內(nèi)人士撰寫(xiě)的，包括 IBM 的合作伙伴、IBM 的主機(jī)工程師以及高級(jí)管理人員。所以，從這些內(nèi)容中，您可以了解到更高層次的應(yīng)用理念，讓您在選擇和應(yīng)用 IBM 系統(tǒng)時(shí)有一個(gè)更好的認(rèn)識(shí)。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的内联汇编 - 从头开始的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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