错误：整数寄存器的大小不受支持

Question

我在 Windows 上使用 i686 gcc。当我使用单独的 asm 语句构建代码时，它起作用了。但是，当我尝试将它组合成一个语句时，它不会生成并给我一个error: unsupported size for integer register。

这是我的代码

u8 lstatus;
u8 lsectors_read;
u8 data_buffer;

void operate(u8 opcode, u8 sector_size, u8 track, u8 sector, u8 head, u8 drive, u8* buffer, u8* status, u8* sectors_read)
{
    asm volatile("mov %3, %%ah;\n"
                "mov %4, %%al;\n"
                "mov %5, %%ch;\n"
                "mov %6, %%cl;\n"
                "mov %7, %%dh;\n"
                "mov %8, %%dl;\n"
                "int $0x13;\n"
                "mov %%ah, %0;\n"
                "mov %%al, %1;\n"
                "mov %%es:(%%bx), %2;\n"
                : "=r"(lstatus), "=r"(lsectors_read), "=r"(buffer)
                : "r"(opcode), "r"(sector_size), "r"(track), "r"(sector), "r"(head), "r"(drive)
                :);
    status = &lstatus;
    sectors_read = &lsectors_read;
    buffer = &data_buffer;
}

Answer 1

错误信息有点误导。这似乎是因为 GCC 用完了 8 位寄存器。

有趣的是，如果您只是编辑模板以删除对最后 2 个操作数 (https://godbolt.org/z/oujNP7) 的引用，即使没有将它们从输入约束列表中删除，它也不会出现错误消息！ （修剪你的asm 语句是一种有用的调试技术，可以找出 GCC 不喜欢它的哪一部分，而不用关心 asm 是否会做任何有用的事情。）

删除 2 个较早的操作数并更改数字表明 "r"(head), "r"(drive) 并不是一个特别的问题，只是所有内容的组合。

看起来 GCC 正在避免像 AH 这样的高 8 寄存器作为输入，而 x86-16 只有 4 个低 8 寄存器，但您有 6 个 u8 输入。 所以我认为 GCC 意味着它用完了它愿意使用的字节寄存器。

（3 个输出未声明为 early-clobber，因此允许它们与输入重叠。）

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您可以通过使用"rm" 为GCC 提供选择内存输入的选项来解决此问题。 （x86-specific constraints 像 "Q" 这样被允许选择一个高 8 寄存器不会有帮助，除非你要求它选择 正确 一个让编译器发出一个 mov你。）这可能会让你的代码编译，但结果会完全被破坏。

您重新引入了与以前基本相同的错误：没有告诉编译器您编写了哪些寄存器，例如，您的 mov %4, %%al 将在您实际读取该操作数之前覆盖 GCC 选择作为输入的寄存器之一。

在您使用的所有寄存器上声明 clobbers 将导致没有足够的寄存器来保存所有输入变量。 （除非您允许内存源操作数。）这可能有效，但效率非常低：如果您的 asm 模板字符串以 mov 开头或结尾，那么您几乎总是做错了。

此外，除了您使用内联汇编的方式之外，还有其他严重的错误。您不提供指向缓冲区的输入指针。 int $0x13 不会为您分配新缓冲区，它需要 ES:BX 中的指针（它取消引用但未修改）。 GCC 要求 ES=DS=SS，因此您必须在调用 C 代码之前正确设置分段，而不是每次调用都必须这样做。

另外，即使在内联汇编之外的 C 术语中，您的函数也没有意义。 status = &lstatus; 修改函数 arg 的 value，而不是取消引用它来修改指向的输出变量。这些赋值写入的变量在函数结束时消失。但是全局临时变量确实必须更新，因为它们是全局的，并且其他一些函数可以看到它们的值。也许您的意思是像*status = lstatus; 这样的变量类型不同？

如果 C 的问题不明显（至少一旦被指出），您需要更多的 C 练习，然后才能尝试混合 C 和 asm，这需要您了解两者 很好，为了用准确的约束正确地向编译器描述你的 asm。

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@fuz's answer to your previous question 中显示了实现此功能的良好且正确的方法。如果您想了解约束如何替换您的 mov 指令，请编译它并查看编译器生成的指令。有关指南和文档的链接，请参阅 https://stackoverflow.com/tags/inline-assembly/info。例如@fuz 没有 ES 设置的版本（因为 GCC 需要你在调用任何 C 之前已经完成）：

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;

// Note the different signature, and using the output args correctly.
void read(u8 sector_size, u8 track, u8 sector, u8 head, u8 drive,
    u8 *buffer, u8 *status, u8 *sectors_read)
{
    u16 result;

    asm volatile("int $0x13"
        : "=a"(result)
        : "a"(0x200|sector_size), "b"(buffer),
          "c"(track<<8|sector), "d"(head<<8|drive)
        : "memory" );  // memory clobber was missing from @fuz's version

    *status = result >> 8;
    *sectors_read = result >> 0;
}

编译如下，使用GCC10.1 -O2 -m16 on Godbolt:

read:
        pushl   %ebx
        movzbl  12(%esp), %ecx
        movzbl  16(%esp), %edx
        movzbl  24(%esp), %ebx      # load some stack args
        sall    $8, %ecx
        movzbl  8(%esp), %eax
        orl     %edx, %ecx          # shift and merge into CL,CH instead of writing partial regs
        movzbl  20(%esp), %edx
        orb     $2, %ah
        sall    $8, %edx
        orl     %ebx, %edx
        movl    28(%esp), %ebx     # the pointer arg
        int $0x13                  # from the inline asm statement
        movl    32(%esp), %edx     # load output pointer arg
        movl    %eax, %ecx
        shrw    $8, %cx
        movb    %cl, (%edx)
        movl    36(%esp), %edx
        movb    %al, (%edx)
        popl    %ebx
        ret

可能使用register u8 track asm("ch") 或其他东西让编译器只编写部分regs 而不是移位/或。

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如果您不想了解约束的工作原理，请不要使用 GNU C 内联汇编。您可以改为编写从 C 调用的独立函数，这些函数根据编译器使用的调用约定接受 args（例如 gcc -mregparm=3，或者使用传统的低效调用约定只接受堆栈上的所有内容。）

您可以比 GCC 的上述代码生成做得更好，但请注意，内联 asm 可以优化到周围的代码并避免一些实际复制到内存以通过堆栈传递 args。