C Language
インラインアセンブリ

備考

gcc基本asmサポート

gccを使った基本的なアセンブリのサポートには、次の構文があります。

asm [ volatile ] ( AssemblerInstructions )

ここで、 AssemblerInstructionsは、指定されたプロセッサの直接アセンブリコードです。 volatileキーワードはオプションであり、gccは基本的なasm文の中でコードを最適化しないため、何の効果もありません。 AssemblerInstructionsは、複数のアセンブリ命令を含めることができます。 asmルーチンがC関数の外部になければならない場合は、基本asmステートメントが使用されます。次の例は、GCCのマニュアルです。

 /* Note that this code will not compile with -masm=intel */
 #define DebugBreak() asm("int $3")

この例では、コードの他の場所でDebugBreak()を使用すると、アセンブリ命令int $3が実行されます。 gccは基本的なasm文のコードを変更しなくても、オプティマイザは引き続き連続したasm文を動かすことができることに注意してください。特定の順序で実行する必要があるアセンブリ命令が複数ある場合は、それらを1つのasmステートメントに含めます。

gcc拡張asmサポート

gccの拡張asmサポートには、次の構文があります。

asm [volatile] ( AssemblerTemplate
                  : OutputOperands
                  [ : InputOperands
                  [ : Clobbers ] ])
 
 asm [volatile] goto ( AssemblerTemplate
                       :
                       : InputOperands
                       : Clobbers
                       : GotoLabels)

ここAssemblerTemplateアセンブラ命令についての鋳型である、 OutputOperandsアセンブリコードで変更することができる任意のC変数である、 InputOperands入力パラメータとして使用される任意のC変数である、 Clobbersアセンブリコードによって変更されるリストまたはレジスタであり、 GotoLabelsアセンブリコードで使用されるgoto文ラベルです。

拡張フォーマットはC関数内で使用され、インラインアセンブリのより一般的な使用法です。以下は、ARMプロセッサ用の16ビットおよび32ビットの数値をバイトスワップするLinuxカーネルの例です。

/* From arch/arm/include/asm/swab.h in Linux kernel version 4.6.4 */
#if __LINUX_ARM_ARCH__ >= 6

static inline __attribute_const__ __u32 __arch_swahb32(__u32 x)
{
    __asm__ ("rev16 %0, %1" : "=r" (x) : "r" (x));
    return x;
}
#define __arch_swahb32 __arch_swahb32
#define __arch_swab16(x) ((__u16)__arch_swahb32(x))

static inline __attribute_const__ __u32 __arch_swab32(__u32 x)
{
    __asm__ ("rev %0, %1" : "=r" (x) : "r" (x));
    return x;
}
#define __arch_swab32 __arch_swab32

#endif

各asmセクションは変数xをその入力および出力パラメータとして使用します。 C関数は、操作された結果を返します。

拡張されたasm形式では、gccはCコードの最適化に使用するのと同じ規則に従ってasmブロック内のアセンブリ命令を最適化することができます。 asmセクションを変更しない場合は、asmセクションにvolatileキーワードを使用します。

gccマクロのインラインアセンブリ

アセンブリーの指示をマクロの中に入れ、関数を呼び出すようにマクロを使用することができます。

#define mov(x,y) \
{ \
    __asm__ ("l.cmov %0,%1,%2" : "=r" (x) : "r" (y), "r" (0x0000000F)); \
}

/// some definition and assignment
unsigned char sbox[size][size];
unsigned char sbox[size][size];

///Using
mov(state[0][1], sbox[si][sj]);

Cコードに埋め込まれたインラインアセンブリ命令を使用すると、プログラムの実行時間を改善できます。これは、AESのような暗号アルゴリズムのような時間的に重大な状況に非常に役立ちます。たとえば、AESアルゴリズムで必要とされる簡単なシフト演算の場合、CのRotate Rightシフト演算子の代わりにCのRotate Rightシフト命令を使用することができ>> 。

'AES256'の実装では、 'AddRoundKey（）'関数に以下のような文があります：

unsigned int w;          // 32-bit
unsigned char subkey[4]; // 8-bit, 4*8 = 32 

subkey[0] = w >> 24;     // hold 8 bit, MSB, leftmost group of 8-bits 
subkey[1] = w >> 16;     // hold 8 bit, second group of 8-bit from left    
subkey[2] = w >> 8;      // hold 8 bit, second group of 8-bit from right
subkey[3] = w;           // hold 8 bit, LSB, rightmost group of 8-bits

/// subkey <- w

単にwのビット値をsubkey配列に代入します。

私たちは、1つのアセンブリを持つ3つのシフト+割り当て、1つのアサインC式に変更することができますRotate Right操作を。

__asm__ ("l.ror  %0,%1,%2" : "=r" (* (unsigned int *) subkey)  : "r" (w), "r" (0x10));

最終結果はまったく同じです。