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pull/1163/head
sunface 2 years ago
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commit 471471b256

@ -192,3 +192,83 @@ fn mul(a: u64, b: u64) -> u128 {
首先将变量 `a` 的值存到寄存器 `reg` 中,其次显式使用寄存器 `rax`,它的值来源于变量 `b`。结果的低 64 位存储在 `rax` 中,然后赋给变量 `lo` ,而结果的高 64 位则存在 `rdx` 中,最后赋给 `hi`
## Clobbered 寄存器
在很多情况下,无需作为输出的状态都会被内联汇编修改,这个状态被称之为 "clobbered"。
我们需要告诉编译器相关的情况,因为编译器需要在内联汇编语句块的附近存储和恢复这种状态。
```rust
use std::arch::asm;
fn main() {
// three entries of four bytes each
let mut name_buf = [0_u8; 12];
// String is stored as ascii in ebx, edx, ecx in order
// Because ebx is reserved, the asm needs to preserve the value of it.
// So we push and pop it around the main asm.
// (in 64 bit mode for 64 bit processors, 32 bit processors would use ebx)
unsafe {
asm!(
"push rbx",
"cpuid",
"mov [rdi], ebx",
"mov [rdi + 4], edx",
"mov [rdi + 8], ecx",
"pop rbx",
// We use a pointer to an array for storing the values to simplify
// the Rust code at the cost of a couple more asm instructions
// This is more explicit with how the asm works however, as opposed
// to explicit register outputs such as `out("ecx") val`
// The *pointer itself* is only an input even though it's written behind
in("rdi") name_buf.as_mut_ptr(),
// select cpuid 0, also specify eax as clobbered
inout("eax") 0 => _,
// cpuid clobbers these registers too
out("ecx") _,
out("edx") _,
);
}
let name = core::str::from_utf8(&name_buf).unwrap();
println!("CPU Manufacturer ID: {}", name);
}
```
例子中,我们使用 `cpuid` 指令来读取 CPU ID该指令会将值写入到 `eax` 、`edx` 和 `ecx` 中。
即使 `eax` 从没有被读取,我们依然需要告知编译器这个寄存器被修改过,这样编译器就可以在汇编代码之前存储寄存器中的值。这个需要通过将输出声明为 `_` 而不是一个具体的变量名,代表着该输出值被丢弃。
这段代码也会绕过一个限制: `ebx` 是一个 LLVM 保留寄存器,意味着 LLVM 会假设它拥有寄存器的全部控制权,并在汇编代码块结束时将寄存器的状态恢复到最开始的状态。由于这个限制,该寄存器无法被用于输入或者输出,除非编译器使用该寄存器的满足一个通用寄存器的需求(例如 `in(reg)` )。 但这样使用后, `reg` 操作数就在使用保留寄存器时变得危险起来,原因是我们可能会无意识的破坏输入或者输出,毕竟它们共享同一个寄存器。
为了解决这个问题,我们使用 `rdi` 来存储指向输出数组的指针,通过 `push` 的方式存储 `ebx`:在汇编代码块的内部读取 `ebx` 的值,然后写入到输出数组。后面再可以通过 `pop` 的方式来回复 `ebx` 到初始的状态。
`push``pop` 使用完成的 64 位 `rbx` 寄存器,来确保整个寄存器的内容都被保存。如果是在 32 位机器上,代码将使用 `ebx` 替代。
还还可以在汇编代码内部使用通用寄存器:
```rust
use std::arch::asm;
// Multiply x by 6 using shifts and adds
let mut x: u64 = 4;
unsafe {
asm!(
"mov {tmp}, {x}",
"shl {tmp}, 1",
"shl {x}, 2",
"add {x}, {tmp}",
x = inout(reg) x,
tmp = out(reg) _,
);
}
assert_eq!(x, 4 * 6);
```
## 总结
由于这块儿内容过于专业,本书毕竟是通用的 Rust 学习书籍,因此关于内联汇编就不再赘述。事实上,如果你要真的写出可用的汇编代码,要学习的还很多...
感兴趣的同学可以看看如下英文资料: [Rust Reference](https://doc.rust-lang.org/reference/inline-assembly.html) 和 [Rust By Example](https://doc.rust-lang.org/rust-by-example/unsafe/asm.html#clobbered-registers)。
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