پرش به مطلب اصلی
Wave
GitHub

اسمبلی درون‌خطی

اسمبلی درون‌خطی Wave با بلوک asm { ... } نوشته می‌شود. این قابلیت برای کد سطح پایین مانند کرنل، بوت‌لودر UEFI، فراخوانی سیستم، port I/O و کنترل CPU است.

هدف‌های فعلی شامل Linux x86_64/aarch64، Darwin x86_64/aarch64، Windows GNU x86_64 و freestanding x86_64/aarch64/riscv64 هستند. هدف‌های 32-bit هنوز پشتیبانی نمی‌شوند.

شکل پایه​

asm {
    "instruction"
    in("constraint_or_reg") value
    out("constraint_or_reg") target
    clobber("item")
}

خط‌های رشته‌ای دستورهای assembly هستند. in(...) ورودی‌ها، out(...) خروجی‌ها، و clobber(...) وضعیتی را که asm تغییر می‌دهد اعلام می‌کند.

asm به‌صورت دستور​

asm به‌صورت دستور زمانی استفاده می‌شود که مقدار expression لازم نباشد. می‌تواند چند خروجی داشته باشد.

let mut ret: i64 = 0;
asm {
    "mov rax, 39"
    "syscall"
    out("rax") ret
    clobber("memory")
    clobber("flags")
}

asm به‌صورت expression​

asm به‌صورت expression یک مقدار تولید می‌کند و فعلاً دقیقاً یک out(...) می‌خواهد. clobber("noreturn") در expression asm ممنوع است.

let mut value: i64 = 0;
value = asm {
    "mov rax, 123"
    out("rax") value
};

عملوندها و قیدها​

عملوندها می‌توانند رجیستر مشخص یا کلاس قید داشته باشند. x86_64 از rax, rbx, rcx, rdx, r8 ... r15 استفاده می‌کند؛ AArch64 از x0 ... x30 و w0 ... w30؛ و RISC-V از a0, a1, t0, s0, ra, sp, xN. کلاس‌های مشترک r, m, rm, i, ri, im, irm هستند. یک رجیستر فیزیکی نمی‌تواند هم‌زمان operand و clobber باشد.

قرارداد clobber​

clobber("memory") یعنی asm ممکن است حافظه را بخواند یا بنویسد. clobber("flags") و clobber("cc") یعنی پرچم‌ها تغییر می‌کنند. هنگام استفاده از stack یا دستورهای call/return باید clobber("stack") نوشت. clobber("nostack") تعهد می‌دهد stack لمس نشود. clobber("noreturn") یعنی کنترل به بلوک فعلی برنمی‌گردد. stack و nostack قابل ترکیب نیستند.

انضباط stack​

asm معمولی نباید stack را تغییر دهد. call, push, pop, ret، استفاده مستقیم از rsp/esp یا sp و دستورهای مشابه به clobber("stack") نیاز دارند. با این حال stack pointer باید پیش از بازگشت بازیابی شود.

asm {
    "sub rsp, 8"
    "add rsp, 8"
    clobber("stack")
}

asm بدون بازگشت​

پرش‌های غیرمستقیم مانند jmp rax, jmp r11, br x0, یا jr ra به clobber("noreturn") نیاز دارند. statement asm با این clobber بلوک IR را با unreachable تمام می‌کند.

fun jump_to_kernel(entry: u64, boot_info: ptr<u8>, stack_top: u64) {
    asm {
        "mov rsp, rdx"
        "and rsp, -16"
        "mov rdi, rcx"
        "jmp rbx"
        in("rbx") entry
        in("rcx") boot_info
        in("rdx") stack_top
        clobber("stack")
        clobber("noreturn")
    }
}

برچسب‌های محلی​

پرش به برچسب محلی داخل همان مسیر asm/control-flow باقی می‌ماند و به noreturn نیاز ندارد.

asm {
    "jmp 1f"
    "1:"
}

مقصدهای خروجی​

مقصدهای خروجی پایدار متغیرها و deref متغیرهای اشاره‌گر هستند. برای field یا array ابتدا در متغیر موقت بنویسید.

out("rax") value
out("rax") deref ptr

محدودیت‌ها​

inline asm همیشه دارای side effect فرض می‌شود. دست‌کاری پیچیده stack هنوز ممکن است رد شود. function pointer و نوع‌های صریح calling convention هنوز پایدار نیستند، بنابراین فراخوانی سرویس‌های UEFI فعلاً می‌تواند از asm wrapper استفاده کند.