ARM嵌入式開發(fā)中的GCC內(nèi)聯(lián)匯編簡(jiǎn)介

嵌入式開發(fā)交流群280352802，歡迎加入！

在針對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)的編程中，一般很難直接使用C語言產(chǎn)生操作協(xié)處理器的相關(guān)代碼，因此使用匯編語言來實(shí)現(xiàn)就成為了唯一的選擇。但如果完全通過匯編代碼實(shí)現(xiàn)，又會(huì)過于復(fù)雜、難以調(diào)試。因此，C語言內(nèi)嵌匯編的方式倒是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。然而，使用內(nèi)聯(lián)匯編的一個(gè)主要問題是，內(nèi)聯(lián)匯編的語法格式與使用的編譯器直接相關(guān)，也就是說，使用不同的C編譯器內(nèi)聯(lián)匯編代碼時(shí)，它們的寫法是各不相同的。下面介紹在ARM體系結(jié)構(gòu)下GCC的內(nèi)聯(lián)匯編。 GCC內(nèi)聯(lián)匯編的一般格式：

    asm(  


     代碼列表  
     : 輸出運(yùn)算符列表  
     : 輸入運(yùn)算符列表  
     : 被更改資源列表  
);
  

在C代碼中嵌入?yún)R編需要使用asm關(guān)鍵字，在asm的修飾下，代碼列表、輸出運(yùn)算符列表、輸入運(yùn)算符列表和被更改的資源列表這4個(gè)部分被3個(gè)“:”分隔。下面，我們看一個(gè)例子：

    void test(void)
{  
    ……  
    asm(  
        "mov r1,#1\n"  
        :  
        :  
        :"r1"  
    );  
    ……  
} 
  

注：換行符和制表符的使用可以使得指令列表看起來變得美觀。你第一次看起來可能有點(diǎn)怪異，但是當(dāng)C編譯器編譯C語句的是候，它就是按照上面（換行和制表）生成匯編的。

函數(shù)test中內(nèi)嵌了一條匯編指令實(shí)現(xiàn)將立即數(shù)1賦值給寄存器R1的操作。由于沒有任何形式的輸出和輸入，因此輸出和輸入列表的位置上什么都沒有填寫。但是，在匯編代碼執(zhí)行過程中R1寄存器會(huì)被修改，因此為了通知編譯器，在被更改資源列表中，需要寫上寄存器R1。

寄存器被修改這種現(xiàn)象發(fā)生的頻率還是比較高的。例如，在調(diào)用某段匯編程序之前，寄存器R1可能已經(jīng)保存了某個(gè)重要數(shù)據(jù)，當(dāng)匯編指令被調(diào)用之后，R1寄存器被賦予了新的值，原來的值就會(huì)被修改，所以，需要將會(huì)被修改的寄存器放入到被更改資源列表中，這樣編譯器會(huì)自動(dòng)幫助我們解決這個(gè)問題。也可以說，出現(xiàn)在被更改資源列表中的資源會(huì)在調(diào)用匯編代碼一開始就首先保存起來，然后在匯編代碼結(jié)束時(shí)釋放出去。所以，上面的代碼與如下代碼從語義上來說是等價(jià)的。

    void test(void)
{  
    ……  
    asm(  
        "stmfd sp!,{r1}\n"
        "mov r1,#1\n"  
        "ldmfd sp!,{r1}\n"  
    );  
    ……  
}
  

這段代碼中的內(nèi)聯(lián)匯編既無輸出又無輸入，也沒有資源被更改，只留下了匯編代碼的部分。由于程序在修改R1之前已經(jīng)將寄存器R1的值壓入了堆棧，在使用完之后，又將R1的值從堆棧中彈出，所以，通過被更改資源列表來臨時(shí)保存R1的值就沒什么必要了。

在以上兩段代碼中，匯編指令都是獨(dú)立運(yùn)行的。但更多的時(shí)候，C和內(nèi)聯(lián)匯編之間會(huì)存在一種交互。C程序需要把某些值傳遞給內(nèi)聯(lián)匯編運(yùn)算，內(nèi)聯(lián)匯編也會(huì)把運(yùn)算結(jié)果輸出給C代碼。此時(shí)就可以通過將適當(dāng)?shù)闹盗性谳斎脒\(yùn)算符列表和輸出運(yùn)算符列表中來實(shí)現(xiàn)這一要求。請(qǐng)看下面的例子：

    void test(void)
{  
    int tmp=5;  
    asm(  
        "mov r4,%0\n"  
        :  
        :"r"(tmp)  
        :"r4"  
    );  
} 
  

上面的代碼中有一條mov指令，該指令將%0賦值給R4。這里，符號(hào)%0代表出現(xiàn)在輸入運(yùn)算符列表和輸出運(yùn)算符列表中的第一個(gè)值。如果%1存在的話，那么它就代表出現(xiàn)在列表中的第二個(gè)值，依此類推。所以，在該段代碼中，%0代表的就是“r”(tmp)這個(gè)表達(dá)式的值了。
那么這個(gè)新的表達(dá)式又該怎樣解釋呢？原來，在“r”(tmp)這個(gè)表達(dá)式中，tmp代表的正是C語言向內(nèi)聯(lián)匯編輸入的變量，操作符“r”則代表tmp的值會(huì)通過某一個(gè)寄存器來傳遞。在GCC4中與之相類似的操作符還包括“m”、“I”，等等，其含義見下表：

與輸入運(yùn)算符列表的應(yīng)用方法一致，當(dāng)C語言需要利用內(nèi)聯(lián)匯編輸出結(jié)果時(shí)，可以使用輸出運(yùn)算符列表來實(shí)現(xiàn)，其格式應(yīng)該是下面這樣的。

    void test(void)
{  
    int tmp;  
    asm(  
        "mov %0,#1\n"  
        :"=r"(tmp)  
        :  
    );  
} 
  

在上面的代碼中，原本應(yīng)出現(xiàn)在輸入運(yùn)算符列表中的運(yùn)算符，現(xiàn)在出現(xiàn)在了輸出運(yùn)算符列表中，同時(shí)變量tmp將會(huì)存儲(chǔ)內(nèi)聯(lián)匯編的輸出結(jié)果。這里有一點(diǎn)可能已經(jīng)引起大家的注意了，上面的代碼中操作符r的前面多了一個(gè)“=”。這個(gè)等號(hào)被稱為約束修飾符，其作用是對(duì)內(nèi)聯(lián)匯編的操作符進(jìn)行修飾。幾種修飾符的含義如下表所示：

當(dāng)一個(gè)操作符沒有修飾符對(duì)其進(jìn)行修飾時(shí)，代表這個(gè)操作符是只讀的。當(dāng)我們需要將內(nèi)聯(lián)匯編的結(jié)果輸出出來，那么至少要保證該操作符是可寫的。因此，“=”或者“+”也就必不可少了。

ARM嵌入式開發(fā)中的GCC內(nèi)聯(lián)匯編簡(jiǎn)介