声明“extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");”是什么意思意思是？答案

【问题标题】：What does the declaration“extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");” mean？声明“extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");”是什么意思意思是？
【发布时间】：2017-01-27 11:33:08
【问题描述】：

当我阅读 xv6 源代码时，我对下面声明的语法感到困惑。谁能给我解释一下？

extern struct cpu *cpu asm("%gs:0");

【问题讨论】：

asm 在变量声明之后通常允许您为链接目的指定变量的名称，但在这种情况下，您根本没有指定名称，而是某种寄存器引用。
下次 - 请先谷歌！

标签： gcc x86 inline-assembly xv6

【解决方案1】：

我假设您了解extern struct cpu *cpu 的含义。您的问题是：asm("%gs:0") 部分是什么意思？

这段代码使用了一个名为asm labels的gcc扩展来表示变量cpu是由汇编字符串%gs:0定义的。

这不是这个扩展的预期用途，它被认为是hack。

关于 gs（和 fs）here 的讨论非常好，但总之 gs 指向当前线程的本地存储。 gs 的数据格式取决于您的操作系统（Windows 与 Linux 非常不同）。这个特殊的代码是说在 gs 的偏移量 0 处，有一个指向 struct cpu 的指针。

【讨论】：

请参阅discussion on a recent duplicate 以了解黑客无法编译+汇编的情况（32 位 PIC 代码，或任何时候编译器尝试将mov 地址作为立即数写入寄存器），或者更糟糕的是它编译但使用了错误的地址（使用 RIP 相对寻址的 64 位代码）

【解决方案2】：

这是asm label 的一个特例。如果您引用 cpu 变量，它会指示编译器发出 %gs:0 而不是通常的符号名称。大概%gs 之前已经设置为per-cpu 存储区域，struct cpu 指针位于偏移量零处。目的是让每个cpu访问自己的数据。

【讨论】：

所以这只是调用 gs 'cpu' 引用的段中偏移 0 字节的内存？
我会说这在某种程度上仍然是对该功能的滥用。我有一种感觉，它可以使编译器在某些情况下生成无效代码。
获取地址失败，但您可能不会这样做，因为您知道它不在同一个从零开始的段中。现在，让我们看看是否可以让编译器将地址作为优化的一部分。
不能与位置无关代码一起使用。在 32 位代码中。它将尝试生成类似于%gs:0@GOT(%ebx) 的指令，这当然是无效的。 64 位代码不是问题，因为它只会使用 RIP 相对寻址，因为输出的指令是 `%gs:0(%rip)`
@MichaelPetch：它在 64 位模式下编译，但使用像 movq %gs:0(%rip), %rax 这样的 RIP 相对寻址模式。 godbolt.org/g/jSvB2g（Godbolt 默认不启用 -pie，所以这是简单的位置相关代码。反汇编输出显示它确实使用 rel32 = 0，而不是使用偏移量 -RIP 来编码绝对地址0.即线性地址为GS_base + RIP)