GCC 内联汇编“Nd”约束答案

【问题标题】：GCC Inline Assembly 'Nd' constraintGCC 内联汇编“Nd”约束
【发布时间】：2015-12-23 20:46:33
【问题描述】：

我正在用 C 语言开发一个小型玩具内核。我需要从键盘获取用户输入。到目前为止，我已经使用以下代码实现了inb：

static inline uint8_t inb(uint16_t port) {
     uint8_t ret;
     asm volatile("inb %1, %0" : "=a"(ret) : "Nd"(port));
     return ret;
}

我知道"=a" 约束意味着al/ax/eax 将被复制到ret 作为输出，但我仍然对"Nd" 约束感到困惑。谁能提供一些关于为什么这个约束是必要的见解？或者为什么我不能只使用像"r" 或"b" 这样的通用寄存器约束？任何帮助将不胜感激。

【问题讨论】：

您的目标是 16 位代码吗？
我的目标是 32 位代码，因为我使用 GRUB 将我的内核加载到保护模式。

标签： gcc x86 kernel inline-assembly osdev

【解决方案1】：

in 指令（返回一个字节）可以采用立即 8 位值作为端口号，也可以采用 dx 寄存器中指定的端口。有关in 指令的更多信息，请参见instruction reference（英特尔语法）。正在使用的机器约束可以在 GCC docs 中找到。如果你向下滚动到x86 family，你会看到：

The d register

没有

Unsigned 8-bit integer constant (for in and out instructions).

【讨论】：

好的，谢谢。这有很大帮助。但是，我还有最后一个问题，如果 N 约束只允许 0-255 的端口的立即字节，但 d 约束允许整个 dx 寄存器，我为什么不只使用 @987654332 @约束？我的意思是，使用这两种约束有什么好处？
@MichaelMorrow 这是 8086/8088 天的延续，当时节省空间通常很重要。如果您使用 8 位立即数（对于 0-255 之间的端口），则不需要额外的指令将其首先移动到 DX（节省空间）。如果您想访问端口 256-65535，您必须将其传递给 DX。您可以在 DX 中指定一个 8 位 (0-255) 端口号，但您必须先将其移动到 DX，从而导致空间上的额外损失。
@MichaelMorrow 如果您使用“Nd”作为约束进行优化（-O1、-O2、-O3）编译，如果汇编器模板看到正在传递的值，它将向编译器发出提示可以容纳 8 位并编码较小的版本（无需先移动到 DX）。如果您只使用了“d”，则没有提示编译器可以优化模板中的汇编代码并将使用更长的形式（DX 无论是否需要）。几分钟后，我会用所有这些信息更新我的答案。