GCC内联汇编cmpxchgl示例中EAX加载_old值的来源问题

操作数的编号与约束规则 #

GCC内联汇编的操作数按照「输出操作数在前、输入操作数在后」的顺序，从0开始连续编号。这段代码里的操作数对应关系如下：

• 编号0：输出操作数，约束为"=a"，绑定C变量__ret
  x86架构下a是固定寄存器约束，直接指定该操作数必须存放在EAX寄存器中，=标记表示这是只写的输出操作数。
• 编号1：输出操作数，约束为"+m"，绑定内存位置*__ptr
m代表内存操作数，+标记表示该操作数支持读写。
• 编号2：输入操作数，约束为"r"，绑定C变量_new
r代表通用寄存器约束，编译器可自主选择任意空闲通用寄存器存放_new的值。
• 输入列表里的"0" (_old)是匹配约束：数字0表示这个输入操作数必须和编号为0的操作数占用完全相同的存储位置——也就是必须放在EAX寄存器中。

EAX加载指令的生成来源 #

你在汇编输出里看到的mov eax,DWORD PTR [rbp-0x1c]，是GCC根据操作数约束自动生成的前置准备指令，不需要在内联汇编模板里手写：

1. 编译器识别到输入操作数_old被"0"约束绑定到EAX寄存器，在执行lock; cmpxchgl %2,%1指令之前，必须保证EAX中已经存好了_old的比较预期值。
2. 如果_old当前不在EAX里（比如示例中是存在栈上rbp-0x1c的位置），编译器就会自动生成对应的mov加载指令，把_old搬运到EAX中，满足指令的执行要求。
3. cmpxchgl执行完成后，EAX中会留存指令的执行结果（比较交换成功时为原预期值，失败时为内存中读取到的实际值），刚好被绑定到EAX的输出操作数__ret接收，用来判断交换是否成功。

写GCC内联汇编时不要在汇编模板里手写mov eax, xxx这类指令给固定寄存器传参，只需要通过约束描述清楚每个操作数的存放要求即可，编译器会自动处理所有寄存器加载、保存、恢复的逻辑。手写固定寄存器的mov指令很容易破坏编译器的寄存器分配假设，引发隐蔽的bug。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Anthony Alba