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1、 . 转自：ARM GCC 嵌inline汇编手册关于这篇文档这篇文章是本人为方便各位业界而翻译，方便大家开发底层代码使用，请注明出处，。要是你E文功底好，本人还是建议阅读E文版的。.ethernut.de/en/documents/arm-inline-asm.html对于基于ARM的RISC处理器，GNU C编译器提供了在C代码中嵌汇编的功能。这种非常酷的特性提供了C代码没有的功能，比方手动优化软件关键局部的代码、使用相关的处理器指令。这里设想了读者是熟练编写ARM汇编程序读者，因为该片文档不是ARM汇编手册。同样也不是C语言手册。这篇文档假设使用的是GCC 4 的版本，但是对于早期的版本
2、也有效。GCC asm 声明让我们以一个简单的例子开场。就像C中的声明一样，下面的声明代码可能出现在你的代码中。/* NOP 例子 */asm(mov r0,r0);该语句的作用是将r0移动到r0中。换句话讲他并不干任何事。典型的就是NOP指令，作用就是短时的延时。请接着阅读和学习这篇文档，因为该声明并不像你想象的和其他的C语句一样。嵌汇编使用汇编指令就像在纯汇编程序中使用的方法一样。可以在一个asm声明中写多个汇编指令。但是为了增加程序的可读性，最好将每一个汇编指令单独放一行。asm(mov r0, r0ntmov r0, r0ntmov r0, r0ntmov r0, r0);换行符和制表
3、符的使用可以使得指令列表看起来变得美观。你第一次看起来可能有点怪异，但是当C编译器编译C语句的是候，它就是按照上面换行和制表生成汇编的。到目前为止，汇编指令和你写的纯汇编程序中的代码没什么区别。但是比照其它的C声明，asm的常量和存放器的处理是不一样的。通用的嵌汇编模版是这样的。asm(code : output operand list: input operand list: clobber list);汇编和C语句这间的联系是通过上面asm声明中可选的output operand list和input operand list。Clobber list后面再讲。下面是将C语言的一个整型变
4、量传递给汇编，逻辑左移一位后在传递给C语言的另外一个整型变量。/* Rotating bits example */asm(mov %result, %value, ror #1:result=r(y):valuer(x);每一个asm语句被冒号:分成了四个局部。l汇编指令放在第一局部中的“中间。mov %result, %value, ror #1l接下来是冒号后的可选择的output operand list，每一个条目是由一对方括号和被他包括的符号名组成，它后面跟着限制性字符串，再后面是圆括号和它括着的C变量。这个例子中只有一个条目。result=r(y)l接着冒号后面是输入操作符列表，
5、它的语法和输入操作列表一样valuer(x)l破坏符列表，在本例中没有使用就像上面的NOP例子，asm声明的4个局部中，只要最尾部没有使用的局部都可以省略。但是有有一点要注意的是，上面的4个局部中只要后面的还要使用，前面的局部没有使用也不能省略，必须空但是保存冒号。下面的一个例子就是设置ARM Soc的CPSR存放器，它有input但是没有output operand。asm(msr cpsr,%ps:psr(status)即使汇编代码没有使用，代码局部也要保存空字符串。下面的例子使用了一个特别的破坏符，目的就是告诉编译器存被修改正了。这里的破坏符在下面的优化局部在讲解。asm(:memory
6、);为了增加代码的可读性，你可以使用换行，空格，还有C风格的注释。asm(mov %result, %value, ror #1:result=r(y) /* Rotation result.*/:valuer(x) /* Rotated value.*/: /* No clobbers */);在代码局部%后面跟着的是后面两个局部方括号中的符号，它指的是一样符号操作列表中的一个条目。%result表示第二局部的C变量y，%value表示三局部的C变量x；符号操作符的名字使用了独立的命名空间。这就意味着它使用的是其他的符号表。简单一点就是说你不必关心使用的符号名在C代码中已经使用了。在早期的C
7、代码中，循环移位的例子必须要这么写：asm(mov %0, %1, ror #1:=r(result):r(value)在汇编代码中操作数的引用使用的是%后面跟一个数字，%1代表第一个操作数，%2代码第二个操作数，往后的类推。这个方法目前最新的编译器还是支持的。但是它不便于维护代码。试想一下，你写了大量的汇编指令的代码，要是你想插入一个操作数，那么你就不得不从新修改操作数编号。优化C代码有两种情况决定了你必须使用汇编。1st，C限制了你更加贴近底层操作硬件，比方，C中没有直接修改程序状态存放器PSR的声明。2nd就是要写出更加优化的代码。毫无疑问GNU C代码优化器做的很好，但是他的结果和我们
8、手工写的汇编代码相差很远。这一局部有一点很重要，也是被别人无视最多的就是：我们在C代码过嵌汇编指令添加的汇编代码，也是要被C编译器的优化器处理的。让我们下面做个试验来看看吧。下面是代码实例。bigtreejust:/embedded/basic-C$ arm-linux-gcc -c test.cbigtreejust:/embedded/basic-C$ arm-linux-objdump -D test.o编译器选择r3作为循环移位使用。它也完全可以选择为每一个C变量分配存放器。Load或者store一个值并不显式的进展。下面是其它编译器的编译结果。E420A0E1 mov r2, r4,
9、ror #1 y, x编译器为每一个操作数选择一个相应的存放器，将操作过的值cache到r4中，然后传递该值到r2中。这个过程你能理解不？有的时候这个过程变得更加糟糕。有时候编译器甚至完全抛弃你嵌入的汇编代码。C编译器的这种行为，取决于代码优化器的策略和嵌入汇编所处的上下文。如果在嵌汇编语句中不使用任何输出局部，那么C代码优化器很有可能将该嵌语句完全删除。比方NOP例子，我们可以使用它作为延时操作，但是对于编译器认为这影响了程序的执行速速，认为它是没有任何意义的。上面的解决方法还是有的。那就是使用volatile关键字。它的作用就是禁止优化器优化。将NOP例子修改正后如下：/*NOP exam
10、ple, revised */asm volatile(mov r0, r0);下面还有更多的烦恼等着我们。一个设计精细的优化器可能重新排列代码。看下面的代码：i+;if(j = 1)x +=3;i+;优化器肯定是要从新组织代码的，两个i+并没有对if的条件产生影响。更进一步的来讲，i的值增加2，仅仅使用一条ARM汇编指令。因而代码要重新组织如下：if(j = 1) x += 3;i += 2;这样节省了一条ARM指令。结果是：这些操作并没有得到许可。这些将对你的代码产生很到的影响，这将在下面介绍。下面的代码是c乘b，其中c和b中的一个或者两个可能会被中断处理程序修改。进入该代码前先禁止中断，
11、执行完该代码后再开启中断。asm volatile(mrs r12, cpsrntorr r12, r12, #0xC0ntmsr cpsr_c, r12nt:r12,cc);c *= b; /*This may fail.*/asm volatile(mrs r12, cpsrnbic r12, r12, #0xC0nmsr cpsr_c, r12:r12,cc);但是不幸的是针对上面的代码，优化器决定先执行乘法然后执行两个嵌汇编，或相反。这样将会使得我们的代码变得毫无意义。我们可以使用clobber list帮助。上面例子中的clobber list如下：r12,cc上面的clobber
12、list将会将向编译器传达如下信息，修改了r12和程序状态存放器的标志位。Btw，直接指明使用的存放器，将有可能阻止了最好的优化结果。通常你只要传递一个变量，然后让编译器自己选择适合的存放器。另外存放器名，cccondition registor 状态存放器标志位，memory都是在clobber list上有效的关键字。它用来向编译器指明，嵌汇编指令改变了存中的值。这将强迫编译器在执行汇编代码前存储所有缓存的值，然后在执行完汇编代码后重新加载该值。这将保存程序的执行顺序，因为在使用了带有memory clobber的asm声明后，所有变量的容都是不可预测的。asm volatile(mrs
13、r12, cpsrntorr r12, r12, #0xC0ntmsr cpsr_c, r12nt:r12,cc,memory);c *= b; /*This is safe.*/asm volatile(mrs r12, cpsrnbic r12, r12, #0xC0nmsr cpsr_c, r12:r12,cc,memory);使所有的缓存的值都无效，只是局部最优suboptimal。你可以有选择性的添加dummy operand 来人工添加依赖。asm volatile(mrs r12, cpsrntorr r12, r12, #0xC0ntmsr cpsr_c, r12nt:=X(b
14、):r12,cc);c *= b; /*This is safe.*/asm volatile(mrs r12上面的第一个asm试图修改变量先b，第二个asm试图修改c。这将保存三个语句的执行顺序，而不要使缓存的变量无效。理解优化器对嵌汇编的影响很重要。如果你读到这里还是云里雾里，最好是在看下个主题之前再把这段文章读几遍_。Input and output operands前面我们学到，每一个input和output operand，由被方括号中的符号名，限制字符串，圆括号中的C表达式构成。这些限制性字符串有哪些，为什么我们需要他们？你应该知道每一条汇编指令只承受特定类型的操作数。例如：跳转指
15、令期望的跳转目标地址。不是所有的存地址都是有效的。因为最后的opcode只承受24位偏移。但矛盾的是跳转指令和数据交换指令都希望存放器中存储的是32位的目标地址。在所有的例子中，C传给operand的可能是函数指针。所以面对传给嵌汇编的常量、指针、变量，编译器必须要知道怎样组织到汇编代码中。对于ARM核的处理器，GCC 4 提供了一下的限制。ConstraintUsage in ARM stateUsage in Thumb statefFloating point registers f0 . f7Not availablehNot availableRegisters r8.r15GImmediate floating point constantNot availableHSame a G, but negatedNot availabl
