Question

据我所知，gcc内联汇编中使用的约束告诉gcc输入和输出变量必须去（或必须）才能生成有效的汇编。正如精细手册所说，＆＃34;限制了操作数的位置＆＃34;。

以下是来自a tutorial的具体实例。

static inline uint8_t inb(uint16_t port)
{
    uint8_t ret;
    asm volatile ( "inb %1, %0"
                   : "=a"(ret)
                   : "Nd"(port) );
    return ret;
}

对于从I / O端口接收一个字节的i386 inb指令，

IN是AT＆amp; T语法。

以下是本指令的规格，取自i386手册。请注意，端口号从0x0000到0xFFFF。

IN AL,imm8  // Input byte from immediate port into AL
IN AX,imm8  // Input word from immediate port into AX
IN EAX,imm8 // Input dword from immediate port into EAX
IN AL,DX    // Input byte from port DX into AL
IN AX,DX    // Input word from port DX into AX
IN EAX,DX   // Input dword from port DX into EAX

鉴于像uint8_t x = inb(0x80);这样的语句，汇编输出正确地为inb $0x80,%al。它使用了IN AL,imm8形式的指令。

现在，让我们说我只关心IN AL,imm8表单，从uint8_t和0x00之间的端口接收0xFF。这个和工作示例之间的唯一区别是port现在是uint8_t模板参数（使其有效地成为常量），现在约束为"N"。

template<uint8_t port>
static inline uint8_t inb()
{
    uint8_t ret;
    asm volatile ( "inb %1, %0"
                   : "=a"(ret)
                   : "N"(port) );
    return ret;
}

失败！

我认为＆＃34; N＆＃34;约束意味着，＆＃34;你必须有一个常量的无符号8位整数用于这个指令＆＃34;，但很明显它没有，因为它是一个＆＃34;不可能的约束＆＃34;。 uint8_t模板参数是否为常量无符号8位整数？

如果我更换＆＃34; N＆＃34;与＆＃34; Nd＆＃34;，我得到一个不同的错误：

./test.h: Assembler messages:
./test.h:23: Error: operand type mismatch for `in'

在这种情况下，汇编程序输出为inb %dl, %al，显然无效。

为什么这只适用于"Nd"和uint16_t而不是"N"和uint8_t？

编辑：

这是我在godbolt.org上试过的精简版：

#include <cstdint>

template<uint8_t N>
class Port {
 public:
  uint8_t in() const {
    uint8_t data;

    asm volatile("inb %[port], %%al"
                     :  
                     :  [port] "N" (N)
                     :  // clobbers
    );
    return data;    
  }
};

void func() {
    Port<0x7F>().in();
}

有趣的是，这种方法很好，除非您将N更改为0x80和0xFF之间的任何值。在clang上，这会产生＆＃34; 128超出约束N＆＃34;错误。这会在gcc中生成更一般的错误。

Answer 1

根据约束记录的方式，您的代码应按预期工作。

一年多以后，这似乎仍然是一个错误。看来编译器正在将N从无符号值转换为有符号值，并试图将其传递给内联汇编约束。当传递到约束中的值不能表示为8位带符号的值时，这当然会失败。假设input constraint "N"允许无符号的8位值，并且应接受0到255（0xff）之间的任何值：

N

无符号8位整数常量（用于输入和输出指令）。

与GCC的bugzilla类似，bug report的标题为“ 常量约束检查符号扩展了无符号常量输入操作数”。

在一个相关的线程中，建议您可以通过将（＆）0xff与常数（即：N & 0xff进行ANDing来解决此问题。我还发现将N静态转换为比uint8_t宽的无符号类型也可以：

#include <cstdint>

template<uint8_t N>
class Port {
 public:
  uint8_t in() const {
    uint8_t data;

    asm volatile("inb %[port], %0"
                     : "=a"(data)
                     :  [port] "N" (static_cast<uint16_t>(N))
                     :  // clobbers
    );
    return data;    
  }
};

void func() {
    Port<0x7f>().in();
    Port<0x80>().in();
//    Port<0x100>().in();    // Fails as expected since it doesn't fit in a uint8_t
}

要对此进行测试，您可以在godbolt上使用它。

你如何解释gcc对i386的IN，OUT指令的内联汇编约束？

1 个答案: