内联asm未经优化无法编译

我需要在 32 位 Linux 进程中使用 futex 系统调用，但无法使用syscall函数（标头不可用）。这仍然可以通过使用内联汇编来完成，如下所示：

#include <time.h>

#define SYS_futex 0xf0

// We need -fomit-frame-pointer in order to set EBP
__attribute__((optimize("-fomit-frame-pointer")))
int futex(int* uaddr, int futex_op, int val, const struct timespec* timeout, int* uaddr2, int val3)
{
    register int ebp asm ("ebp") = val3;
    int result;
    asm volatile("int $0x80"
                 : "=a"(result)
                 : "a"(SYS_futex), "b"(uaddr), "c"(futex_op), "d"(val), "S"(timeout), "D"(uaddr2), "r"(ebp)
                // : "memory"  // would make this safe, but could cause some unnecessary spills.  THIS VERSION IS UNSAFE ON PURPOSE, DO NOT USE.
          );
        
    if (result < 0)
    {
        // Error handling
        return -1;
    }
    return result;
}

编译成功，如预期的那样。

但是，由于我们没有指定可以读取和/或写入的内存位置，因此可能会导致一些偷偷摸摸的错误。因此，我们可以使用虚拟内存输入和输出（如何指示可以使用内联 ASM 参数*指向*的内存？ https://stackoverflow.com/questions/56432259/how-can-i-indicate-that-the-memory-pointed-to-by-an-inline-asm-argument-may-be)

asm volatile("int $0x80"
             : "=a"(result), "+m"(uaddr2)
             : "a"(SYS_futex), "b"(uaddr), "c"(futex_op), "d"(val), "S"(timeout), "D"(uaddr2), "r"(ebp), "m"(*uaddr), "m"(*timeout));

当编译时gcc -m32，它失败了'asm' operand has impossible constraints。当编译时clang -fomit-frame-pointer -m32，它失败了inline assembly requires more registers than available。但我不明白为什么。

但是，当编译时-O1 -m32（或除-O0），编译得很好。

我看到两个明显的解决方案：

1. Use the "memory"相反，这可能限制太多，阻止编译器将不相关的变量保留在寄存器中
2. Use __attribute__((optimize("-O3")))，我想避免

还有其他解决办法吗？

编译器不知道你实际上没有使用*uaddr and *timeout操作数，所以它仍然需要决定什么%9 and %10如果您要使用它们，应该扩展到。这些对象的地址作为参数传递，因此它无法生成直接的内存引用；它必须是间接的，这意味着需要分配寄存器来存储这些地址；例如，编译器可以尝试加载指针uaddr into ecx然后展开%9 to (%ecx)。不幸的是，您已经为其他操作数声明了所有机器的寄存器，因此没有可用于此目的的寄存器。

通过优化，编译器足够聪明，可以找出指针uaddr已经可以在ebx，所以可以展开%9 to (%ebx)同样地%10 to (%esi)。那么它不需要任何额外的寄存器，一切都很好。

如果你真的提到，你就会看到这种情况发生%9 and %10在内联汇编中，如这个例子 https://godbolt.org/z/eqnej9。启用优化后，它就像我说的那样。如您所知，如果不进行优化，它就无法编译，但是如果我们删除其他几个操作数 https://godbolt.org/z/Ws4578释放一些寄存器（这里ecx and edx），我们看到它现在正在扩展%7, %8（他们被重新编号）到(%edx), (%ecx)，并提前相应地加载这些寄存器。它不知道这是多余的，因为edx and ebx两者包含相同的值。

我认为除了您已有的想法之外，没有任何好的方法可以避免这种情况：启用优化，或使用“内存”破坏器。我怀疑“内存”破坏实际上会影响如此短的函数中生成的代码，无论如何，如果您在没有优化的情况下进行编译，那么您已经放弃了高效代码的任何希望。或者，只需用汇编语言编写整个函数即可。