assembly - 对于 asm 语句中的临时寄存器，我应该使用 clobber 还是虚拟输出？

您通常应该让编译器为您选择寄存器，使用具有任何所需约束¹的 early-clobber 虚拟输出。这使得它可以灵活地为函数进行寄存器分配。

¹ 例如，您可以+&Q用来获取 RAX/RBX/RCX/RDX 之一：具有 AH/BH/CH/DH 的寄存器。movzbl %h[input], %[high_byte]
如果你想用;解压 8 位字段 movzbl %b[input], %[low_byte]; shr $16, %[input]，你需要一个寄存器，它的第二个 8 位块别名为高 8 寄存器。

出于好奇，当我们考虑 amd64 的调用约定时，一些寄存器可以在函数内部自由使用；我们可以只使用 asm 语句中的那些寄存器来实现一些功能。为什么允许编译器选择要使用的寄存器比上面提到的要好？

因为函数可以内联，可能会进入调用其他函数的循环，因此编译器会希望在保留调用的寄存器中为其提供输入。如果您正在编写编译器始终必须调用的独立函数，那么您从内联 asm 而不是独立函数中得到的只是编译器处理调用约定差异和 C++ 名称修改。

或者，周围的代码可能使用了一些需要固定寄存器的指令，例如cl移位计数或 RDX:RAX 用于div.

我什么时候应该使用clobber列表？...例如syscall指令要求其参数应位于寄存器rdi rsi rdx r10 r8 r9??

通常您会改用输入约束，因此只有syscall指令本身位于内联汇编中。但是syscall（指令本身）破坏了 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。除非您使用返回地址 (RCX) 或 RFLAGS (R11)，否则对这些使用虚拟输出是没有意义的。所以是的，clobbers 在这里很有用。

// 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;
}

这个的非内联版本编译如下（gcc -O3在 Godbolt 编译器资源管理器上），因为函数调用约定几乎匹配系统调用约定：

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

在任何输入寄存器上使用 clobbers 并将 amov放入 asm 中是非常愚蠢的：

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

除此之外，您不会让编译器利用syscall 不会破坏其任何输入寄存器的事实。编译器很可能仍然需要len一个寄存器，并且使用纯输入约束让它知道该值之后仍然存在。

如果您使用隐式使用某些寄存器的任何指令，您也可以使用clobbers，但这些指令的输入和输出都不是 asm 语句的直接输入或输出。不过，这种情况很少见，除非您在内联汇编中编写整个循环或大块代码。

或者，如果您正在包装call指令。（很难安全地做到这一点，尤其是因为有红区，但人们确实会尝试这样做）。您无法选择哪些注册了代码破坏者，因此您只需告诉编译器即可。

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