GCC 内联汇编 intel 语法“错误：无效使用寄存器”

Question

我决定尝试在我的基本操作系统中使用 c 中的内联汇编（使用 intel 语法，因为我习惯使用 NASM）。我遇到了一些我无法解决的问题，我试着到处寻找，但没有任何效果。在尝试错误消息后显示的代码时，GCC 会显示以下消息：

main.c: Assembler messages:
main.c:8: Error: invalid use of register

代码是：

int main(){
    asm("mov ah, 0x00\n\t");
    asm("mov al, 0x13\n\t");
    asm("int 0x10\n\t");
    asm("mov bx, 0xA000\n\t");
    asm("mov es, bx\n\t");
    asm("mov di, 0\n\t");
    asm("mov byte [es:di], 0x0f\n\t"); // Problem line of error.
    while(1){
        asm("nop");
    }
    return 0;
}

有人可以帮我吗？

Answer 1

对此有很多要提的。首先，您使用的是 Intel 语法，这很好（至少对于 GCC，clang 更难）。你可以在编译时使用-masm=intel，或者在你的asm模板中作为一个hack切换到.intel_syntax noprefix，然后在你的asm字符串末尾切换回.att_syntax，这样编译器的其余代码仍然可以工作。 (How to set gcc to use intel syntax permanently?)

接下来，你有很多 asm() 块。最好有一个，这样你就可以为整个块指定输入/输出/clobbers/goto。这很容易做到，因为 C 连接了相邻的字符串。

您的代码中包含 NASM 样式的 [es:di]。在 GAS 的 Intel 语法方言中，段名称位于方括号之外：es:[di]。我还注意到[di] 不合适，除非您使用的是 16 位架构；方括号中的东西必须是平台上指针的大小...

...但是你也在使用int 0x10，这是一个 BIOS 中断，所以我猜测 16 位实际上是你想要的。

话虽如此，您确实需要养成指定 clobbers 的习惯。即指定你的代码修改了哪些寄存器，以及是否修改了条件码寄存器和内存。编译器正在决定将哪些变量保存在寄存器等中，并且不知道您的汇编代码做了什么。你必须告诉它你正在修改，例如ax，所以它知道并可以保存/恢复它。

GCC 并不真正了解分段（它是一个假定平面内存模型的可移植编译器，而不是专门用于 x86-16），因此将 es 与 ds 不同的基数保留是不安全的。例如GCC 可能会选择使用rep stosd 来初始化结构或数组。在这里很安全，因为您在 asm 之后的代码很少。

这是我对你的代码的重写。

int main()
{
    asm volatile(
        ".intel_syntax noprefix\n\t"
        "mov ah, 0x00\n\t"
        "mov al, 0x13\n\t"
        "int 0x10\n\t"
        "mov bx, 0xA000\n\t"
        "mov es, bx\n\t"
        "mov di, 0x00\n\t"
        "mov byte ptr es:[di], 0x0f\n\t"
        ".att_syntax"                      // undo .intel_syntax
        : /* output operands */
        : /* input operands */
        : "ax","bx","di","cc", "memory" /* clobbers */
    );
    while(1){
        // asm("nop");  // unneeded: empty infinite loops are already legal in C.
    }
    return 0;
}

如果您的代码修改甚至读取您也通过 C 指针访问的内存，您还应该在 clobbers 行中包含 "memory"。请参阅 documentation for inline assembly for gcc 和 How can I indicate that the memory *pointed* to by an inline ASM argument may be used?

volatile 在这里不是绝对必要的，因为没有输出操作数，asm 语句隐式为volatile。但最好包含volatile 以明确（对人类读者）存在可见的副作用（BIOS 调用和存储到视频内存）。所以如果你确实包含了一个输出操作数，它就不会被优化掉。

附录： 一般来说，使用-masm=intel进行编译，而不是在清单中使用.intel_syntax。这让编译器在替换操作数时使用正确的语法。