如何編寫一個內嵌gnu擴展程序集的短塊來交換兩個整數變量的值？

Question

對於娛樂，我正在學習GNU擴展程序集，使用帶有32位Linux目標的x86的AT & T語法。我剛剛花了最後三個小時編碼兩個可能的解決方案，以交換兩個整數變量a和b的值，我的解決方案都不能完全解決我的問題。首先，讓我們來看看我的TODO障礙在一些細節：

int main() 
{ 
    int a = 2, b = 1; 
    printf("a is %d, b is %d\n", a, b); 
    // TODO: swap a and b using extended assembly, and do not modify the program in any other way 
    printf("a is %d, b is %d\n", a, b); 
} 

閱讀this HOWTO後，我寫了下面的內聯擴展彙編代碼。這是我第一次嘗試換整數：

asm volatile("movl %0, %%eax;" 
    "movl %1, %%ecx;" 
    "movl %%ecx, %0;" 
    : "=r" (a) 
    : "r" (b) 
    : "%eax", "%ecx"); 

asm volatile("movl %%eax, %0;" 
    : "=r" (b) 
    : "r" (a) 
    : "%eax", "%ecx"); 

我的理由是，設置A = B，我需要一個擴展組件調用從裝配分離設置B = A。於是我編寫了兩個擴展的程序集調用，編譯了我的代碼，即gcc -m32 asmPractice.c，並運行了a.out。結果如下：

a爲2，b爲1

a爲1，b爲1

看怎麼說也不能正常工作，然後我決定結合兩個擴展彙編程序調用，並寫了這一點：

asm volatile("movl %0, %%eax;" 
    "movl %1, %%ecx;" 
    "movl %%ecx, %0;" 
    "movl %%eax, %1;" 
    : "=r" (a) 
    : "r" (b)); 

重新編譯和鏈接之後，我的代碼仍無法正常交換兩個值。你自己看。下面是我的結果：

a爲2，b爲1

a爲1，b爲1

Answer 1

以下是評論的一些解決方案：

解決方案＃0 （最好的選擇）：https://gcc.gnu.org/wiki/DontUseInlineAsm
即使是零指令解決方案也會影響常量傳播，以及任何其他優化，這些優化會讓gcc知道有關值的任何信息。它還會強制編譯器在此時同時在寄存器中同時存在兩個變量。在考慮使用inline-asm而不是builtins/intrinsics時，請始終記住這些缺點。

解決方案＃1：xchg，其成本與大多數CPU上的指令3 mov大致相同。

asm("xchg %0, %1;" : "+r" (a), "+r" (b)); 

解決方案＃2：純粹使用GNU C inline asm約束。

asm("" : "=r" (a), "=r" (b) : "1" (a), "0" (b)); 

見行動on the Godbolt compiler explorer所有三種解決方案，其中包括擊敗優化他們的例子：

int swap_constraints(int a, int b) { 
    asm("" : "=r" (a), "=r" (b) : "1" (a), "0" (b)); 
    return a; 
} 

// Demonstrate the optimization-defeating behaviour: 
int swap_constraints_constants(void) { 
    int a = 10, b = 20; 
    return swap_constraints(a, b) + 15; 
} 

swap_constraints_constants: 
    movl $10, %edx 
    movl $20, %eax 
    addl $15, %eax 
    ret 

與用純C互換：

swap_noasm_constants: 
    movl $35, %eax # the add is done at compile-time, and `a` is optimized away as unused. 
    ret