c语言内嵌汇编代码之Clobbers的用途到底是什么

在阅读本文之前，请先阅读gcc的相关文档，确保对如何在c中使用汇编语言有个基本的认识。

文档地址为：

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-9.2.0/gcc/Using-Assembly-Language-with-C.html#Using-Assembly-Language-with-C

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1. Clobbers 是一个以逗号分隔的寄存器列表（该列表中还可以存放一些特殊值，用于表示一些特殊用途）。

2. 它的目的是为了告知编译器，Clobbers 列表中的寄存器会被该asm语句中的汇编代码隐性修改。

3. 由于 Clobbers 里的寄存器会被asm语句中的汇编代码隐性修改，编译器在为 input operands 和 output operands 挑选寄存器时，就不会使用 Clobbers 里指定的寄存器，这样就避免了发生数据覆盖等逻辑错误。

4. 通俗来讲，Clobbers 的用途就是为了告诉编译器，我这里指定的这些寄存器在该asm语句的汇编代码中用了，你在编译这条asm语句时，如果需要用到寄存器，别用我这里指定的这些，否则就都乱了。

5. Clobbers 里的特殊值可以为 cc，用于表示该平台的 flags 寄存器会被隐性修改（比如 x86 平台的 eflags 寄存器）。

6. Clobbers 里的特殊值也可以为 memory，用于表示某些内存数据会被隐性使用或隐性修改，所以在执行这条asm语句之前，编译器会保证所有相关的、涉及到内存的寄存器里的内容会被刷到内存中，然后再执行这条asm语句。在执行完这条asm语句之后，这些寄存器的值会再被重新load回来，然后再执行这条asm语句后面的逻辑。这样就保证了所有操作用到的数据都是最新的，是正确的。

下面看个例子：

#include <stdio.h>
int inc1(int src) { int dst;
asm('mov %1, %0\n\t' 'add $1, %0' : '=r'(dst) : 'r'(src));
return dst;}
int inc2(int src) { int dst;
asm('mov %1, %0\n\t' 'mov $3, %%eax\n\t' 'add $1, %0' : '=r'(dst) : 'r'(src));
return dst;}
int inc3(int src) { int dst;
asm('mov %1, %0\n\t' 'mov $3, %%eax\n\t' 'add $1, %0' : '=r'(dst) : 'r'(src) : '%eax');
return dst;}
int main(int argc, char *argv[]) { printf('inc1: %d\n', inc1(1)); printf('inc2: %d\n', inc2(1)); printf('inc3: %d\n', inc3(1));}

上面代码中三个inc方法的意图都是对src参数加1，然后再返回，所以理论上来说，最终的输出会是三个2。

但真是这样吗？让我们来运行看看：

$ gcc main.c && ./a.outinc1: 2inc2: 4inc3: 2

inc2方法居然返回的不是2，而是4，奇怪吧。但为什么呢，让我们反编译看下。

先看inc1方法：

$ gcc -O3 main.c && objdump --disassemble=inc1 a.out0000000000001190 <inc1>: 1190: 89 f8 mov %edi,%eax 1192: 83 c0 01 add $0x1,%eax 1195: c3 retq

以汇编角度看，这个方法没什么问题，就是先把src的值拷贝到eax寄存器中，然后再将eax寄存器的值加1，最后将eax中的结果返回给上层。

再看inc2方法：

$ gcc -O3 main.c && objdump --disassemble=inc2 a.out00000000000011a0 <inc2>:    11a0:  89 f8                  mov    %edi,%eax    11a2:  b8 03 00 00 00         mov    $0x3,%eax    11a7:  83 c0 01               add    $0x1,%eax    11aa:  c3                     retq

从汇编代码角度就看出这个方法的问题了，我们在inc2方法里加入的汇编代码mov $3, %eax里使用到了eax寄存器，而inc2方法里的asm语句中的其他汇编代码用到的寄存器居然也是eax，这样就导致了我们加入的mov语句把eax里原来的值给覆盖掉了，所以最终返回了4，而不是2。

但是，我们既然已经在汇编代码里用到了eax寄存器，为什么gcc还会分配eax给其他汇编代码用呢？

这是因为，gcc在编译时，根本就不会分析asm里的汇编代码，所以它也就不知道我们已经使用了eax寄存器，所以才导致的最终冲突。

那我们怎样才能告诉gcc，我们已经用了eax寄存器，让它别再用了呢？

对，就是通过 Clobbers。

看下上面的inc3方法，它在Clobbers字段位置指定了eax，即告知gcc，eax寄存器已经被我们用了，你就不要再用了，所以inc3方法返回的结果是正确的。

看下inc3的汇编代码再确认下：

$ gcc -O3 main.c && objdump --disassemble=inc3 a.out00000000000011b0 <inc3>: 11b0: 41 89 f8 mov %edi,%r8d 11b3: b8 03 00 00 00 mov $0x3,%eax 11b8: 41 83 c0 01 add $0x1,%r8d 11bc: 44 89 c0 mov %r8d,%eax 11bf: c3 retq

确实和我们想的是一样的。

好，到这里我相信大家应该对Clobbers字段的用途都明白了，本文到这里也就结束了。

希望对你们有所帮助。

完。