Wie kann ich Inline Assembly mit dem Base Pointer Register (RBP) sicher verwenden, um Segmentierungsfehler zu vermeiden?

Inline-Assembly mit Basiszeigerregister verwenden

Inline-Assembly bietet einen Mechanismus, um kleine Fragmente von Assemblercode direkt in eine übergeordnete Programmierung einzubetten Sprache. Es ermöglicht Entwicklern, auf hardwarespezifische Anweisungen zuzugreifen und die Codeleistung zu optimieren. Die Verwendung von Inline-Assembler erfordert jedoch ein tiefes Verständnis sowohl der Hochsprache als auch der verwendeten Assemblersprache.

Problem mit Base Pointer Register (RBP)

In Mit dem bereitgestellten C-Code wird ein Inline-Assemblerblock verwendet, um eine Operation für eine Variable auszuführen, auf die über ein Basiszeigerregister (%rbp) zugegriffen wird. Bei diesem Code tritt jedoch ein Segmentierungsfehler auf, wenn versucht wird, nach der Inline-Assembly auf die Variable zuzugreifen.

Grund für den Segmentierungsfehler

Der Segmentierungsfehler tritt auf, weil die Inline-Assembly weitergeht die „rote Zone“ unter %rsp, in der GCC wichtige Werte speichert. Die Inline-Assembly-Anweisung pushq %rbp dekrementiert %rsp um 8 und schreibt Daten an diesen Speicherort, wobei die unteren 32 Bits der durch &x referenzierten Variablen überschrieben werden.

Lösung

Um dieses Problem zu beheben, sollte der Code die Verwendung von Arbeitsraum innerhalb der Inline-Assembly vermeiden, der sich mit der roten Zone überschneidet. Stattdessen sollte es:

• Stapelspeicher aus der Inline-Assembly zuweisen und als Arbeitsspeicher verwenden.
• Einen „m“-Ausgabeoperanden für Arbeitsspeicher verwenden, der relativ zu adressiert wird RBP oder RSP.
• Deklarieren Sie die erforderlichen Clobber, um den Compiler darüber zu informieren, dass er speichern und wiederherstellen muss registriert.

Beispiel für korrigierten Code

void Foo(int &x)
{
    int tmp;
    long tmplong;
    asm volatile (
        "lea -16 + %[mem1], %%rbp\n"
        "imul , %%rbp, %q[reg1]\n"  // 64-bit name (q modifier)
        "add %k[reg1], %k[reg1]\n"     // 32-bit name (k modifier)
        "movl , %[mem1]\n"           // Write to scratch memory
        : [mem1] "=m" (tmp), [reg1] "=r" (tmplong)
        :
        : "%rbp" // Inform compiler about clobbered register
    );
    x = 5;
}

Best Practices für die Inline-Assembly

Es wird allgemein empfohlen um den Einsatz von Inline-Montage zu minimieren und nur bei Bedarf darauf zurückzugreifen. Eine optimale Leistung kann häufig durch das Schreiben von effizientem C- oder C-Code erreicht werden, der die Optimierungen des Compilers nutzt. Wenn Inline-Assembly verwendet wird, sollte sie klein und prägnant gehalten werden, mit klar definierten Eingabe- und Ausgabebeschränkungen, um dem Compiler die beabsichtigten Effekte zu übermitteln.

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