Question

正如该问题的标题中所述，当我出于临时原因修改asm语句中的某些寄存器时，在clobber和虚拟输出之间哪个选项更好？

例如，我在link中实现了交换功能的两个版本，发现两个版本生成相同数量的输出指令。

我应该使用哪个版本？我是否应该将其与虚拟输出一起使用，以允许编译器选择可以尽可能优化整个功能的寄存器？

如果答案是肯定的，那我什么时候应该使用清除清单？当一条指令要求您将其操作数加载到特定寄存器时，是否可以使用Clobber列表？如syscall指令要求其参数应位于寄存器rdi rsi rdx r10 r8 r9？

Answer 1

您通常应该让编译器使用带有任何必需约束¹的早期漏洞虚拟输出来为您选择寄存器。这样可以灵活地为该功能进行寄存器分配。

¹例如您可以使用=&Q获取具有AH / BH / CH / DH的RAX / RBX / RCX / RDX：寄存器之一。如果您想使用movzbl %h[input], %[high_byte]解压缩8位字段，请
; movzbl %b[input], %[low_byte]; shr $16, %[input]，您需要一个寄存器，该寄存器具有别名为高8寄存器的第二个8位块。

出于好奇，当我们考虑amd64的调用约定时，可以在函数内部自由使用一些寄存器。我们可以仅使用asm语句中的那些寄存器来实现某些功能。为什么允许编译器选择要使用的寄存器比上面提到的更好？

由于函数可以内联，可能插入调用其他函数的循环中，因此编译器希望将其输入保留在调用保留的寄存器中。如果您要编写一个独立的函数，编译器始终必须调用，从内联asm而不是独立调用中获得的全部是编译器处理调用约定差异和C ++名称处理。

或者周围的代码使用了一些需要固定寄存器的指令，例如cl用于移位计数或RDX：RAX用于div。

什么时候应该使用清单清单？ ... 例如syscall指令要求其参数应该位于寄存器rdi rsi rdx r10 r8 r9 ??

通常，您将改用输入约束，因此，仅syscall指令本身位于内联汇编中。但是syscall（指令本身）掩盖了RCX和R11，因此使用它进行的系统调用不可避免地会破坏用户空间的RCX和R11。除非使用返回地址（RCX）或RFLAGS（R11），否则没有必要使用虚拟输出。所以是的，在这里，clippers很有用。

// the compiler will emit all the necessary MOV instructions
#include <stddef.h>
#include <asm/unistd.h>

// the compiler will emit all the necessary MOV instructions
//static inline 
size_t sys_write(int fd, const char *buf, size_t len) {
    size_t retval;
    asm volatile("syscall"
        : "=a"(retval)  //   EDI     RSI       RDX
        : "a"(__NR_write), "D"(fd), "S"(buf), "d"(len)
         , "m"(*(char (*)[len]) buf)   // dummy memory input: the asm statement reads this memory
        : "rcx", "r11"    // clobbered by syscall
           // , "memory"  // would be needed if we didn't use a dummy memory input
    );
    return retval;
}

此非内联版本的编译如下（使用gcc -O3 on the Godbolt compiler explorer），因为函数调用约定几乎与系统调用约定匹配：

sys_write(int, char const*, unsigned long):
    movl    $1, %eax
    syscall
    ret

在任何输入寄存器上使用Clobber并将mov放在asm内真是很愚蠢：

size_t dumb_sys_write(int fd, const char *buf, size_t len) {
    size_t retval;
    asm volatile(
        "mov %[fd], %%edi\n\t"
        "mov %[buf], %%rsi\n\t"
        "mov %[len], %%rdx\n\t"
        "syscall"
        : "=a"(retval)  //   EDI     RSI       RDX
        : "a"(__NR_write), [fd]"r"(fd), [buf]"r"(buf), [len]"r"(len)
         , "m"(*(char (*)[len]) buf)   // dummy memory input: the asm statement reads this memory
        : "rdi", "rsi", "rdx", "rcx", "r11"
           // , "memory"  // would be needed if we didn't use a dummy memory input
    );

    // if(retval > -4096ULL) errno = -retval;

    return retval;
}

dumb_sys_write(int, char const*, unsigned long):
    movl    %edi, %r9d
    movq    %rsi, %r8
    movq    %rdx, %r10
    movl    $1, %eax     # compiler generated before this
  # from inline asm
    mov %r9d, %edi
    mov %r8, %rsi
    mov %r10, %rdx
    syscall
  # end of inline asm
    ret

此外，您不会让编译器利用syscall 不会破坏其任何输入寄存器这一事实。编译器可能仍希望在寄存器中使用len，并且使用纯输入约束条件使它知道之后该值仍然存在。

如果您正在使用任何隐式使用某些寄存器的指令，则也可能使用clobbers，但是这些指令的输入或输出都不是asm语句的直接输入或输出。但是，除非您在嵌入式asm中编写整个循环或大量代码，否则这种情况很少见。

或者，如果您要包装call指令，也可以。（很难安全地执行此操作，尤其是由于存在红色区域，但是人们确实会尝试这样做）。您不必选择要注册哪个代码伪造者，因此只需将其告知编译器即可。

对于asm语句中的临时寄存器，我应该使用clobber还是虚拟输出？

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