访问 C 文件中的汇编宏函数/指令

Question

访问 C 文件中的汇编宏函数/指令

mah*_*del 0 c assembly gcc nasm inline-assembly

我想知道是否可以在另一个 C 文件中访问类似的汇编指令.directive或类似的宏%macro my_macro

文件：macroasm.S

%macro my_macro 1
   mov rsp, 1
%endmacro

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有没有可能的方法来调用和执行my_macroC 文件中的宏并使用 nasm 和 gcc 编译它们？

Answer 1

Pet*_*des 5

与运行时函数调用不同，宏是编译时替换。asm 和 C 是不同的语言，因此这个问题有意义的唯一方法是可以从 inline-asm 使用 asm 宏。

gcc 的 asm 输出必须由 GAS 或理解 GAS 指令的兼容汇编器进行汇编。（https://sourceware.org/binutils/docs/as/）。内联 asm 允许您将手写的内容直接发送到 asm 编译器输出中，成为编译器提供给汇编器的完整汇编器源文件的一部分。

使用 NASM 语法%macro无法在 GNU C 内联汇编中工作，因为可以汇编常规 gcc 输出的汇编器无法理解 NASM 指令。

但如果你愿意，你可以使用 GAS .macro。（https://sourceware.org/binutils/docs/as/Macro.html）。我不会推荐它；GAS 宏不太好用。与 NASM 相比，该语法感觉很笨拙。但既然你问了，那就这么做吧。

asm(".include \"macro-defs.S\"");C 顶部的可以让您稍后在该编译单元中使用内联汇编中的这些宏。（假设 gcc 不会对输出 asm 中的内容重新排序。）

但当然，您必须知道宏的作用才能为 inline-asm 语句编写正确的约束，因此它实际上并不是超级有用。

例子

macro-defs.S （GAS 语法，不是 NASM）。也许我应该调用它.s，因为我们只.include使用 asm 指令来调用它，而不是#include使用 C 预处理器。（这对于 C 来说是有问题的：你不能在双引号字符串中添加#include任何内容。）所以无论如何，我们不能在这里使用 CPP 宏，只能使用 asm 宏。

#.altmacro # needed for some things, makes other things harder # /sf/ask/1384389471/ # clobbers RDX and RAX .macro fenced_rdtsc64 dst lfence # make sure earlier stuff is done rdtsc lfence # don't allow later stuff to start before time is read shl $32, %rdx # allow OoO exec of these with the timed interval lea (%rax, %rdx), \dst .endm # repeats pause n times. Probably not useful, just a silly example. # for exponential backoff in a spinloop, you want a *runtime* repeat count. .macro pause_n count pause # the machine instruction, not a macro .if \count-1 pause_n "(\count-1)" # recursion is GAS equivalent of NASM %rep .endif .endm
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这些宏可从以下位置使用foo.S：

.include "macro-defs.S" # inefficient: the subtraction really only needs to use the low 32 bits of the count # so using a macro that merges the high half is a waste .globl foo foo: fenced_rdtsc64 %rcx # start pause_n 4 fenced_rdtsc64 %rax # end sub %rcx, %rax ret
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并通过 inline-asm frommain.c（这也称为foo()正常方式）。

#include <stdio.h> asm(".include \"macro-defs.S\""); long long foo(void); int main(void) { long long start, end; asm volatile("fenced_rdtsc64 %[dst]" : [dst]"=r" (start) : : "rax", "rdx" // forces it to avoid these as output regs, unfortunately ); printf("foo rdtsc ticks: call1 %lld call2 %lld\n", foo(), foo()); asm volatile("fenced_rdtsc64 %[dst]" : [dst]"=r" (end) : : "rax", "rdx"); printf("printf rdtsc ticks: %lld\n", end-start); }
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编译gcc -O3 -Wall main.c foo.S （我用的是gcc7.3，-fpie是默认的）。

运行它for i in {1..50};do ./a.out;done会给出如下输出（在我的 i7-6700k 上，pause需要约 100 个核心时钟周期，并且硬件 P 状态在有负载时会快速提高速度）：

... (variable number of lines before the frequency shift) foo rdtsc ticks: call1 3006 call2 3014 printf rdtsc ticks: 727810 foo rdtsc ticks: call1 3006 call2 3022 printf rdtsc ticks: 707376 foo rdtsc ticks: call1 3006 call2 3017 printf rdtsc ticks: 746375 foo rdtsc ticks: call1 3006 call2 3029 printf rdtsc ticks: 684239 foo rdtsc ticks: call1 3006 call2 3010 printf rdtsc ticks: 652724 foo rdtsc ticks: call1 616 call2 620 # gcc chose to evalute from right to left printf rdtsc ticks: 133282 foo rdtsc ticks: call1 618 call2 618 # so call1 is with it hot in uop cache printf rdtsc ticks: 133984 foo rdtsc ticks: call1 616 call2 618 printf rdtsc ticks: 133284 foo rdtsc ticks: call1 614 call2 618
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对于的 asm foo，如果我们反汇编（使用objdump -drwC -Mintel a.out）来查看宏如何扩展：

# I maybe should have used AT&T syntax disassembly like the source # You can do that if you want, on your own desktop, leaving out -Mintel 00000000000006ba <foo>: 6ba: 0f ae e8 lfence 6bd: 0f 31 rdtsc 6bf: 0f ae e8 lfence 6c2: 48 c1 e2 20 shl rdx,0x20 6c6: 48 8d 0c 10 lea rcx,[rax+rdx*1] # macro expanded with RCX 6ca: f3 90 pause # pause_n 4 expanded to 4 pause instructions 6cc: f3 90 pause 6ce: f3 90 pause 6d0: f3 90 pause 6d2: 0f ae e8 lfence 6d5: 0f 31 rdtsc 6d7: 0f ae e8 lfence 6da: 48 c1 e2 20 shl rdx,0x20 6de: 48 8d 04 10 lea rax,[rax+rdx*1] # macro expanded with RAX 6e2: 48 29 c8 sub rax,rcx 6e5: c3 ret
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编译器生成的 asm（包括我们的内联 asm）是：

0000000000000540 <main>: 540: 55 push rbp 541: 53 push rbx 542: 48 83 ec 08 sub rsp,0x8 546: 0f ae e8 lfence # first inline asm 549: 0f 31 rdtsc 54b: 0f ae e8 lfence 54e: 48 c1 e2 20 shl rdx,0x20 552: 48 8d 1c 10 lea rbx,[rax+rdx*1] # The compiler picked RBX for the output operand # and substituted fenced_rdtsc64 %rbx into the asm template 556: e8 5f 01 00 00 call 6ba <foo> 55b: 48 89 c5 mov rbp,rax # save the return value, not a macro so it couldn't ask for a more convenient register 55e: e8 57 01 00 00 call 6ba <foo> 563: 48 89 ea mov rdx,rbp 566: 48 8d 3d 0b 02 00 00 lea rdi,[rip+0x20b] # 778 <_IO_stdin_used+0x8> # the string literal 56d: 48 89 c6 mov rsi,rax 570: 31 c0 xor eax,eax 572: e8 b9 ff ff ff call 530 <printf@plt> 577: 0f ae e8 lfence # 2nd inline asm 57a: 0f 31 rdtsc 57c: 0f ae e8 lfence 57f: 48 c1 e2 20 shl rdx,0x20 583: 48 8d 34 10 lea rsi,[rax+rdx*1] # compiler picked RSI this time 587: 48 8d 3d 1a 02 00 00 lea rdi,[rip+0x21a] # 7a8 <_IO_stdin_used+0x38> 58e: 48 29 de sub rsi,rbx # where it wanted it as the 2nd arg to printf(.., end-start) 591: 31 c0 xor eax,eax 593: e8 98 ff ff ff call 530 <printf@plt> 598: 48 83 c4 08 add rsp,0x8 59c: 31 c0 xor eax,eax 59e: 5b pop rbx 59f: 5d pop rbp 5a0: c3 ret
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