如何解决汇编 - 除了 C 和 C++ 之外,还有其他语言允许使用内联代码与汇编交互吗? 不同语言中不同形式的内联汇编
我最近阅读了这份名为 docs
的文档它主要涉及 C 和 C++ 如何允许用户通过一种称为内联汇编的技术来使用汇编代码,看起来像这样:
#include<stdio.h>
void main() {
int a = 3,b = 3,c;
asm {
mov ax,a
mov bx,b
add ax,bx
mov c,ax
}
printf("%d",c);
}
我想知道在其他高级语言(如 Java、Python 和其他语言)中是否可以实现类似的交互,或者是否只能使用 C 和 C++。
解决方法
是的,D、Rust、Delphi 和许多其他提前编译的语言都有某种形式的内联汇编。
Java 没有,大多数其他通常从可移植二进制文件(如 Java 的 .class 字节码或 C# 的 CIL)进行 JIT 编译的语言也没有。 Code injecting/assembly inlining in Java?。
像 Python 这样的高级语言甚至没有简单的数字对象表示,例如整数变量不只是一个 32 位对象,它具有类型信息,并且(特别是在 Python 中)对于大值可以是任意长度。因此,即使 Python 实现确实具有 inline-asm 功能,让您对 Python 对象执行任何操作也是一个挑战,除了 像 C 数组一样布局的 NumPy 数组。
可以从大多数高级语言中调用本机机器代码函数(例如从 C 编译的库或手写 asm) - 这对于编写某些类型的应用程序通常很重要。例如,在 Java 中有 JNI(Java 本机接口)。甚至 node.js JavaScript 也可以调用原生函数。将参数“编组”成一种可以传递给 C 函数的形式可能会很昂贵,这取决于高级语言以及您是想让 C/asm 函数修改数组还是只返回一个值。
不同语言中不同形式的内联汇编
通常它们不像您使用的那样是 MSVC 的低效形式(forces a store/reload for inputs and outputs)。更好的设计,比如以 GNU C 内联 asm 为模型的 Rust 可以使用寄存器。例如就像 GNU C asm("lzcnt %1,%0" : "=r"(leading_zero_count) : "rm"(input));
让编译器选择一个输出寄存器,并为输入选择寄存器或内存寻址模式。
(但更好的是使用内在函数,例如 _lzcnt_u32
或 __builtin_clz
用于编译器知道的操作,只有内联 asm 用于编译器没有内在函数的指令,或者如果您想以某种方式对循环进行微优化。https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm)
有些(如 Delphi)通过类似于函数调用的“调用约定”进行输入,在寄存器中带有 args,不能完全自由地混合 asm 和高级代码。所以它更像是一个带有固定输入的 asm 块,以及一个特定寄存器中的一个输出(加上副作用),编译器可以像函数一样内联。
对于像你展示的那样的语法,要么
- 您必须手动保存/恢复您在 asm 块中使用的每个寄存器(除非您包装一个大循环,否则对性能来说真的很糟糕 - 显然 Borland Turbo C++ 就是这样)
- 或者编译器必须理解每一条指令才能知道它可能写入哪些寄存器(MSVC 就是这样)。 Rust 内联汇编的设计说明/讨论提到了 D or MSVC compilers to implement what's effectively a DSL (Domain Specific Language) 的这一要求,以及这需要多少额外的工作,尤其是对于新 ISA 的可移植性。
请注意,MSVC 对内联 asm 的特定实现是如此脆弱和笨拙,以至于它 doesn't work safely in functions with register args,这意味着根本不支持 x86-64 或 ARM/AArch64,其中标准调用约定使用寄存器 args。相反,它们基本上为每条指令提供了内在指令,包括像 invlpg
这样的特权指令,从而可以在 Visual C++ 中编写内核(例如 Windows)。 (其他编译器希望您将 asm()
用于此类事情)。 Windows 几乎可以肯定有一些部分写在单独的 .asm 文件中,例如中断和系统调用入口点,也许还有一个必须加载新堆栈指针的上下文切换函数,但是有了良好的内在函数支持,您就不会 需要 asm,如果你相信你的编译器能够自己制作出足够好的 asm。
您可以在 HolyC 中内联汇编。
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