c++ - 是否可以在 C++17 的 GCC 中使用显式寄存器变量？

Question

我正在使用 explicit register variables使用没有 machine-specific constraints 的寄存器将参数传递给原始 Linux 系统调用(例如 x86_64 上的 r8、r9、r10)按照建议 here .

#include <asm/unistd.h>

#ifdef __i386__
#define _syscallOper "int $0x80"
#define _syscallNumReg "eax"
#define _syscallRetReg "eax"
#define _syscallReg1 "ebx"
#define _syscallReg2 "ecx"
#define _syscallReg3 "edx"
#define _syscallReg4 "esi"
#define _syscallReg5 "edi"
#define _syscallReg6 "ebp"
#define _syscallClob
#else
#define _syscallOper "syscall"
#define _syscallNumReg "rax"
#define _syscallRetReg "rax"
#define _syscallReg1 "rdi"
#define _syscallReg2 "rsi"
#define _syscallReg3 "rdx"
#define _syscallReg4 "r10"
#define _syscallReg5 "r8"
#define _syscallReg6 "r9"
#define _syscallClob "rcx", "r11"
#endif

template <typename Ret = long, typename T1>
Ret syscall(long num, T1 arg1)
{
    register long _num __asm__(_syscallNumReg) = num;
    register T1 _arg1 __asm__(_syscallReg1) = arg1;
    register Ret _ret __asm__(_syscallRetReg);
    __asm__ __volatile__(_syscallOper
        : "=r"(_ret)
        : "r"(_num), "r"(_arg1)
        : _syscallClob);
    return _ret;
}

extern "C" void _start()
{
    syscall(__NR_exit, 0);
}

但是，此功能需要使用 register 关键字，该关键字已在 C++11 中弃用并在 C++17 中删除。所以当我用 GCC 7 (-std=c++17 -nostdlib) 编译这段代码时，它给了我一个警告:

ISO C++1z does not allow ‘register’ storage class specifier [-Wregister]

它似乎忽略了寄存器分配和程序段错误，因为没有正确调用系统调用。然而，此代码在 Clang 6 中编译并运行良好。注意:我实际上有 6 个系统调用函数(最多 6 个参数)，但为了最小示例，此处仅显示 1 个参数版本。

我意识到 register 关键字本身并不是很有用，这就是它被删除的原因，但这个特定的用例对我来说似乎是一个异常(exception)，因此删除编译器对它的支持似乎是不合理的，因为好吧。

我也意识到这个用例是特定于编译器的(即非标准的)，所以我的问题是关于编译器支持而不是从标准中删除。

Answer 1

您似乎发现了一个 GCC 错误:GNU register-asm 局部变量在模板函数中不起作用。 (clang 正确编译您的示例)。显然这已经是 a known bug ，感谢@Florian 找到它。

-Wregister 触发只是第一个错误的症状:GNU register-asm 局部变量不会触发警告。但是在模板中，gcc 将它们编译为纯 register int foo = bar; 声明的 asm 部分。所以 GCC 认为您只是在使用普通的 register 变量，而不是 register-asm。

在常规函数中，即使使用 -std=c++17，您的代码编译也没有警告。

#define T1 unsigned long
#define Ret T1
// template <typename Ret = long, typename T1>
... your code unchanged ...

__asm__ __volatile__(_syscallOper "  #operands in %0, %1, %2"
                ...

On Godbolt with gcc7.3 -O3 :

_start:
    movl    $60, %eax
    xorl    %edx, %edx
    syscall  #operands in %rax, %rax, %edx
    ret

但是clang6.0没有这个bug，我们得到:

_start:                                 # @_start
    movl    $60, %eax
    xorl    %edi, %edi
    syscall #operands in %rax, %rax, %edi
    retq

请注意我附加到您的模板的 asm 注释(使用 C++ 字符串文字串联)。我们可以让编译器告诉我们它认为它在做什么，而不必费力去弄清楚。

(发布这个答案主要是为了讨论调试技术；Florian 的答案已经涵盖了这个实际案例的细节。)

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您可以使用 MUSL 现有的可移植 header 代替模板:

它是一个 C 库，因此可能需要一些额外的转换才能让 C++ 编译器满意。或者避免在 ARM header 中使用临时表达式作为左值。

但它应该可以解决 Florian 指出的大部分问题。它有一个宽松的许可证，因此您只需将其系统调用包装器 header 复制到您的项目中即可。它们无需链接到 MUSL 的其余部分即可工作，并且是真正的内联。

http://git.musl-libc.org/cgit/musl/tree/arch/x86_64/syscall_arch.h是 x86-64 版本。