汇编函数与C函数的相互调用.docx

昨天好好研究了一下内嵌汇编的情况。更进一步的，该是看看独立编译的汇编程序与C/C+互相调用的情况了。呵呵，最近怎么好像老在搞这个，想当年学习的时候，一门心思的学C+，到现在老是在弄诸如怎么在C/C+中调用LUA函数，或者反过来，怎么C/C+中调用Python函数，或者反过来，今天又是怎么在C/C+中调用汇编的函数，或者反过来。呵呵，自从学习的语言越来越多，类似的情况碰到的也就越来越多了，但是，只懂一门语言就不能在合适的时候使用合适的语言来解决问题，并且看问题会带有狭隘的偏见，谁说的来着？毕竟无论是lua,python,asm都会有用的上的时候，我最近似乎老是喜欢说闲话。这是某些哥们说的自己的见解，还是某些时候无聊的牢骚呢？谁知道呢，过年了嘛，还不让人多说几句话啊。-_-!首先来看C中调用汇编的函数先添加一个汇编文件写的函数吧，在VS2005中对此有了明显的进步，因为就加密与解密一书描述，在2003中需要自己配置编译选项，但是在VS2005中很明显的，当你添加asm文件后，可以自己选定masm的编译规则，然后一切就由IDE把你做好了，这也算是IDE的一个好用的地方吧。非常不好的一点就是，VS2005中对于汇编没有任何语法高亮。damnit!IDE怎么做的？就这点而言，其甚至不如一般的文本编辑工具！。又是废话了。因为是C，这个目前全世界可能是最具有可移植性的语言，所以问题要简单的多。但是。也不全是那么简单，先看看直觉的写法：汇编代码：PUBLIC GetArgument.486; create 32 bit code.model flat; 32 bit memory model;option casemap :none; case sensitive_TEXT SEGMENT PUBLIC CODEGetArgument PROCMOV EAX, ESP+4RETNGetArgument ENDP_TEXT ENDSENDC语言代码：#include#includeintGetArgument(int);int_tmain(intargc,_TCHAR*argv)printf(%d/n,GetArgument(10);system(PAUSE);return0;声明是必不可少的，毕竟汇编没有头文件给你包含，不过多的话，可以考虑组织一个专门用于包含汇编函数实现的头文件。但是在编译时却不会通过。1InlineAsm.obj : error LNK2001:无法解析的外部符号_GetArgument1D:/My Document/Visual Studio 2005/Projects/InlineAsm/Release/InlineAsm.exe : fatal error LNK1120: 1个无法解析的外部命令看到错误原因也知道是怎么回事了，C中的函数名被编译器处理时多了个前置的下划线，当然，这个问题好解决。一种方式是改变汇编代码的函数，直接添加一个前置下划线就完了，一种方式是将其声明为C语言的方式，那么链接程序也知道正确的链接了。两种方式分别如下：直接改变函数名：PUBLIC _GetArgument.486; create 32 bit code.model flat; 32 bit memory model;option casemap :none; case sensitive_TEXT SEGMENT PUBLIC CODE_GetArgument PROCMOV EAX, ESP+4RETN_GetArgument ENDP_TEXT ENDSEND改变.model声明：PUBLIC GetArgument.486; create 32 bit code.model flat,c; 32 bit memory model;option casemap :none; case sensitive_TEXT SEGMENT PUBLIC CODEGetArgument PROCMOV EAX, ESP+4RETNGetArgument ENDP_TEXT ENDSEND个人推荐第2种方式，因为看起来最舒服，将改变函数名的工作交给编译和链接程序吧。假如是在C+中调用ASM函数的话，相对复杂一点,因为没有.model C+的生命方式。这个世界是不公平对待C和C+的。呵呵，但是C+有完整的向C靠拢的机制，这就够了。汇编代码不变，C+调用时用如下形式：#include#includeexternCint_cdeclGetArgument(int);int_tmain(intargc,_TCHAR*argv)printf(%d/n,GetArgument(10);system(PAUSE);return0;即将C+函数完整的声明为C语言的形式。但是我在MSDN中看到了.model起码有stdcall的声明方式，有这种声明方式为什么不用呢？呵呵，用一下。将汇编语言的.model声明改成下面这样：.model flat,c,stdcall; 32 bit memory modelC+中函数声明为下面这样：externCint_stdcallGetArgument(int);结果却是链接错误：1InlineAsm.obj : error LNK2001:无法解析的外部符号_GetArgument4当我自以为声明一致时，却不知道发生了什么，假如是以前，我可能得一筹莫展。但是现在嘛。既然知道obj文件其实也是可读的，那么，看看链接的时候出了什么问题，为什么汇编出来的obj文件中没有这个符号呢？可以在obj文件的最后一行看到答案：原来汇编的代码声明stdcall后函数符号被解析成_GetArgument0了，那不是表示没有参数吗？看来是我汇编写错了。改成如下形式：PUBLIC GetArgument.486; create 32 bit code.model flat,c,stdcall; 32 bit memory model;option casemap :none; case sensitive_TEXT SEGMENT PUBLIC CODEGetArgument PROC x:DWORDMOV EAX, xRETN 4GetArgument ENDP_TEXT ENDSEND然后再运行程序，崩溃。看看原因：GetArgument PROC x:DWORD00401030pushebp00401031movebp,espMOV EAX, x00401033moveax,dword ptr xRETN 400401036ret4很明显汇编编译后自动加了pushebp；movebp,esp这两句来保护栈指针esp，问题是却没有自动生成还原的代码。那还不崩溃？典型的栈错误。可以用下面的方式修复GetArgument PROC x:DWORDMOV EAX, xpop ebpRETN 4但 是这样做个人感觉实在是太不优美了。奇怪的是编译器为什么要这样解析代码。呵呵，即便你是用汇编。特别是伪汇编。你都会发现编 译器在你的背后动了太多手脚，很多，是你根本不想要它去做的。这一点也可能是我汇编代码声明或写的有问题，导致编译器奇怪的处理了，有知道正确结果的高人 请指点一下.下面，在汇编中调用C/C+函数：在此不分辨C和C+了，差别仅在于一个extern “C”而已，调用约定采用_stdcall其他请参考汇编代码如下：PUBLIC GetArgument2.486; create 32 bit code.model flat,stdcall; 32 bit memory model;option casemap :none; case sensitiveGetArgument PROTO:DWORD;函数声明_TEXT SEGMENT PUBLIC CODEGetArgument2 PROC x:DWORDINVOKE GetArgument,xMOV EAX, xPOP EBPRETN 4GetArgument2 ENDP_TEXT ENDSENDC+代码：#include#includeexternCint_stdcallGetArgument(intai)returnai;externCint_stdcallGetArgument2(intai);int_tmain(intargc,_TCHAR*argv)printf(%d/n,GetArgument2(10);system(PAUSE);return0;至此，你会高兴的发现，一个10，从C+中调用汇编的函数GetArgument2，再从汇编中调用C+的函数GetArgument再返回，得到正确结果。真不容易啊。这例子举得真够折腾的：）呵呵，说明问题就好了。最重要的一句就在于GetArgument PROTO:DWORD;函数声明一行，另外，这一行应该在.model声明以后，不然编译器不知道你该采用那种调用约定和名字编码方式。汇编函数与C函数的相互调用2010-08-30 07:22汇编函数与C函数的相互调用初看这个标题，也许很多读者会认为很深奥！有这种想法就错了，其实无论是C调用汇编还是汇编调用C，都没有想象中的那么复杂。上一节1_4例中的delay_nms函数，只要把delay_nms改为_delay_nms就可以不做其它任何修改而被C函数调用了。是不是很简单？_之所以要做这样修改，是因为C51的函数转换为汇编的时候，函数名根据实际情况有可能会改动，这种改动是很有规律而且简单的，只要记下来就行。看下表-+-+-声明| 符号| 说明-+-+-void func(void).| FUNC| 没有参数或参数不通过寄存器传递的| 函数名没有改变。函数名改为大写。void func1(char). | _FUNC1| 参数通过寄存器传递的函数，函数名前| 有一个下划线_。这确定这些函数通过| 通过CPU寄存器传递参数。void func2(void)| _?FUNC2 | 可重入的函数，函数名前有一个字符串reentrant.| _?。这用来确定可重入函数。-+-+-因为我们的delay_nms函数是通过寄存器传递参数的，根据第二条，自然要在前面加一个下划线了_。先来看看例子吧，例2-1i nclude i nclude 2_1_delay.h#defineLED_ON 0#defineLED_OFF 1sbit LED_IO = P10;#define led_op(op) do LED_IO = op; while(0)void main(void)while(1) led_op(LED_ON);delay_nms(200);led_op(LED_OFF);delay_nms(500); file2_1_delay.asm; author yanfeng ; dateSat Feb 10 10:59:21 2007; update ; brief示例2_1; codedelay_nms_seg segment codedelay_1ms_seg segment codepublic _delay_nmsdelay_nms_data segment datarseg delay_nms_datadelay_reg:ds 2rseg delay_nms_seg_delay_nms:;r6,r7不能同时为0mov a, r6mov delay_reg, amov a, r7mov delay_reg+1, adelay_nms_1:lcall delay_1msdjnzdelay_reg+1, delay_nms_1mova, delay_regjzdelay_nms_retdecdelay_regsjmpdelay_nms_1delay_nms_ret:retrseg delay_1ms_segdelay_1ms:mov r0, #250;1msdelay_200ms_1:nopnopdjnz r0, delay_200ms_1retend; end; Local variables:; outline-regexp: ; +; eval: (outline-minor-mode 1); End:; 2_1_delay.asm ends here#ifndef _2_1_DELAY_H#define _2_1_DELAY_Hextern void delay_nms(unsigned int dly);#endif注意到这里增加了一个2_1_delay.h的头文件，是的，因为delay_nms函数是被C函数调用，提供的接口当然也只能是C语言形式的。C函数调用汇编函数如此的简单，那汇编函数调用C函数是否就会复杂呢？答案是肯定的，在1-4例中完全可以把delay_nms及delay_1ms函数用C来实现而保持start函数的汇编形式。在实现这个例子之前，先来讨论一些理论的知识，只有充分掌握了知识，才能更好的完成C函数及汇编函数的相互调用。正常的，定义一个函数总是希望它完成某些功能，一个毫无用处的函数将毫无意义。这些功能有常常是更大的功能的一部分，而函数完成这些功能或多或少都要与外界联系（一个完全不与外界联系的函数也是一个毫无意义的函数）（延时函数也要消耗时间，时间也属于外界的一种资源），比如要传递一些数据给其处理，处理过后返回处理的结果。这种数据的传递可以形象的通过两种方式来实现，一种是外界直接把数据给函数，另一种是函数自己去外界取数据。先来说第一种，外界直接把数据给函数，这就像您订牛奶，每天早上牛奶工人都固定把牛奶送到您家的门口，早上起来之后，您只要开门就可取牛奶了，而不需要考虑是谁送来的。吃完之后，把瓶放回门口，也不用考虑牛奶工人什么时候取走。您跟牛奶公司就通过您家的门口来联系，您不需要考虑牛奶公司到底在哪里。牛奶公司也不需要知道您家几口人。_！这就是通过参数及返回值来实现的函数的例子。这种方式接口简单，函数不需要知道外界是谁调用了它，外界也不用知道函数的实现细节。函数很容易实现重入。再来说第二种，函数自己去外界取数据，这就相当于您知道牛奶店在XX街yy号，每天早上要喝牛奶，自己就要屁颠屁颠跑到XX街yy号去买，到了店里，有人比您早正在前面买那（资源占用），咋办？排队呗（等待资源释放）！不行，这队伍也太长了吧。您也抢到最前面去买，正在买的伙计可不会让您。这下好了，吵起来了（资源竞争）！两家伙吵吵嚷嚷，牛奶店一时也卖不了牛奶了（资源破坏）。老半天之后，您终于买到了牛奶回家，喝完之后，又把奶瓶送回店里。这就是通过全局变量来传递数据的函数实现方式（也许应该叫过程）。这种方式易破坏数据，不具备可重入性。（想起basic了）。无论那一种模型，都需要有一个地方（及数据存储区）给其传入数，对于第一种模型来说，大多是通过栈来实现，这是隐性的方式，即调用者并不需要知道这个数据区在哪里。而第二种模型，就必须开辟一个公共的区域，调用者及被调用者都必须能访问此区域。由于51的特殊性，堆栈空间很小，进出栈开销大，要实现第一种模型是比较困难的，因此Keil并没有采用此方法，但是为了函数的可重入性，仍实现了模拟栈，函数可以通过模拟栈传递参数，但是通过模拟栈来传递参数的开销更大。因此不是特别必要不建议使用。（由于很多库函数都是可重入的，因此模拟栈还是有必要了解一下，这将在下节介绍。）正常的C函数，keil就是通过固定数据区来传递参数的，即第二种模型，因此如下两个函数，在keil c51的环境本质上没有任何区别。void delay1(int del)while(del);int del;void delay2(void)while(del);也许读者会怀疑，下面的del是全局，的任何函数都可以访问，而上一个函数的参数却是局部的，外部函数不能访问。而且调用上也不一样啊，调用delay1直接delay1(200)就可以了，调用delay2写法上就有诸多不同，del = 200; delay2()。这就多虑了，delay1的参数del是通过固定数据区传递的，也就是del分配在固定的地址，如果其它函数不能访问，那其它函数怎么调用delay1函数呢？只不过keil C51编译的时候把参数del（具体来说应该是参数段）换了一个名而已。至于调用的问题，C51编译的函数都会在最前面加入一些代码把具体的实参copy到参数区。了解了这些，下面来看看C51函数的具体传递规则，这些规则在上一节已经有初步的提及，但是并没有深入。C51有三种参数传递的方法：1，通过寄存器传递。（缺省）2，通过固定存储区传递。3，通过模拟栈传递。1，2属于第二种模型，通过寄存器传递的方法只是一种特例，为了加快参数的传递。在固定存储区仍会为参数分配空间，有时候为了优化，参数区就分配在了寄存器区里(r0-r7)。 3，前面提及属于第一种模型。缺省的，C函数在寄存器中最多传递三个参数。余下的参数通过固定存储区传递。可以用NOREGPARMS命令取消用寄存器传递参数。如果用寄存器传递参数取消，或参数太多，参数通过固定存储区传递。用寄存器传递参数的函数在生成代码时被Cx51编译器在函数名前加了一个下划线_ 的前缀。只在固定存储区传递参数的函数没有下划。下表定义用来传递参数的寄存器。-+-+-|-|-参数数目| char,1字节指针 | int,2字节指针 | long,float | 通用指针-+-+-|-|-1| R7| R6-R7| R4-R7| R1-R3(存储类型R3,| MSB-R2,LSB-R1)2| R5| R4-R5| R4-R7| R1-R33| R3| R3-R3| R1-R3-+-+-|-|-对于参数通过固定存储区传递的函数，那么调用函数是如何知道被调用函数的参数区呢？如果没有一个统一通用的办法，那么编译的实现将很困难，因此Keil c51是使用可重入段的方法。 参数用段名 ?function_name?BYTE和?function_name?BIT 保存传递给函数function_name的参数。位参数在调用函数前复制到?function_name?BIT段。别的参数复制到?function_name?BYTE段。即使通过寄存器传递参数，在这些段中也给所有的参数分配空间。参数按每个段中的声明的顺序保存。这个段些对其它函数来说是可见的，因此其它函数就能通过这些段传递参数并调用函数了。而这些段的命名都有统一的格式，依赖与函数名，因为不允许函数重名，因此这些段名也是唯一的。段名的定义：?function_name?BYTE?function_name?BIT函数返回值函数返回值通常用CPU寄存器传递。下表列出了可能的返回值和所用的寄存器。-+-+-返回类型| 寄存器 | 说明-+-+-bit| CF| 在CF中返回一个位char/unsigned char/ | R7| 在R7返回单个字节类型1字节指针|int/unsigned int/| R6-R7| MSB在R6,LSB在R72字节指针|long/unsigned long| R4-R7| MSB在R4,LSB在R7float| R4-R7| 32位IEEE格式通用指针| R1-R3| 存储类型在R3,MSB在R2,LSB在R1-+-+-了解了上面的内容之后，则很容易编写出被C函数调用的函数，也很容易通过正确的参数传递而在汇编函数里调用C函数。现在来把前面所说的例子完成。例2-2。; file2_2.asm; author yanfeng ; dateSun Feb 11 14:11:59 2007; update ; brief示例2_2; codei nclude 2_2_delay.incstart_seg segment code#define LED_PIN P1.0#define ON_OPclr#define OFF_OPsetbled_opmacro ins, pin_ioins pin_ioendmcseg at 0ljmp startrseg start_segstart:led_op ON_OP LED_PINmov r7, #200 & 0xffmov r6, #200 8lcall _delay_nmsled_op OFF_OP LED_PINmov r7, #500 & 0xffmov r6, #500 8lcall _delay_nmssjmp startend; end; Local variables:; outline-regexp: ; +; eval: (outline-minor-mode 1); End:; 2_2.asm ends herevoid delay_1ms(void)unsigned char i = 250;while(-i);void delay_nms(unsigned int del)while(del-) delay_1ms(); file2_2_delay.inc; author yanfeng ; dateSun Feb 11 14:11:19 2007; update ; brief示例2_2; code#ifndef _2_1_DELAY_INC#define _2_1_DELAY_INCextrn code (_delay_nms)#endif; end; Local variables:; outline-regexp: ; +; eval: (outline-minor-mode 1); End:; 2_2_delay.inc ends here这是编译的结果。* WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESSSEGMENT: ?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY* WARNING L10: CANNOT DETERMINE ROOT SEGMENTProgram Size: data=8.0 xdata=0 code=48这里可以可以发现，出现了两个警告，第一个警告是提示段?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY（就是函数delay_nms的代码段名）没有被调用，将不进行数据覆盖处理。这个问题的引起因为2_2.asm中的段没有按照c51约定的方式命名。第二个警告提示没有发现root段，这仍然是同一个问题引起的警告。可以不需要理会，如果读者仍然不放心，可以在工程里把2_2_delay.c文件的option选项properties页面里的GenerateAssembler SRC file及Assemble SRC File两选项选为实钩。再次编译警告即会没有了。（另一个方法就是修改段名，这将在后面介绍。）细心的读者也许发现了一个细微的差别，就是这里的data=8.0，而不是像前面的例子一样data=10.0。这跟C51具体的实现有关，将在最后一节详细介绍这个问题。这里给您一个小小的提示。把delay_1ms函数的实现放在delay_nms函数的实现的后面，编译后的结果data=10.0。_（知道函数的实现顺序很重要了吧，被调用的函数尽量放在调用函数的前面实现）* 数据的覆盖处理前面很多地方有提及，但却没有详细说明，这里将重点论述。细想，如果A函数调用了B函数及C函数，而B函数使用了6字节的数据区做为自己的局部变量及参数数据区，C函数使用了5字节的数据区做为自己的局部变量及参数数据区。（在名义上，参数及局部变量都是私有的，在C51的实现上却不是，而局部变量区及参数区的实现几乎是一样的）。是否数据空间就使用了6+5 = 11个字节的空间了呢？如果是这样，51小小的数据空间几个函数就占用完了。很显然，B函数使用的6字节空间是其私有的，A函数在调用B函数返回之后，里面就不在存有有效的数据。在A函数继续调用C函数的时候，这时B函数占用的6字节空间可以给C函数使用，这样将大大的节省空间。那是否需要自己去分析计算呢？大可不必，Keil 的链接程序提供了覆盖进程，就是完成这个任务的。只不过在段的命名上有一些规定，当用C来些程序的时候，C51编译器自动完成把c函数转换为规定的段名格式。如果汇编程序想要加入覆盖进程的处理，段的命名上就必须按照格式来。（如果不需要它的处理，那么命名就无所谓了，前面的例子没有一个是按照规定格式写的。_）如果在程序连接和定位过程中运行可覆盖进程，则每个汇编程序需要有一个独立的程序段。这是必须的，只有这样，在可覆盖进程中，函数间的参考用单独的段参考计算。当有下面各点时，汇编子程序的数据区可能包含在覆盖分析中：1. 所有的段名必须用Cx51编译器段命名规则建立。2. 每个有局部变量的汇编函数必须分配自己的数据段。别的函数只能通过传递参数访问这数据段。参数必须按顺序传递。在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变量所保存的存储区有一个不同的前缀。 现在来看看段命名规则。Cx51编译器生成的目标代码（程序代码，程序数据和常数数据）保存在代码段或数据段中。一个段可以是可重定位的或绝对的。每个可重定位段有一个类型和一个名称。本节说明Cx51编译器命名这些段的惯例。段名包括一个module_name，它是声明目标的源文件名。为了适应大量的现有的软件和硬件工具，所有的段名都转换和保存为大写。每个段名有一个前缀，它对应于段所用的存储类型。前缀用问号(?)为界。下面是一个标准段名前缀的列表：-+-+-段前缀 | 存储类型| 说明-+-+-?PR?| program| 可执行的程序代码?CO?| code | 程序存储区的常数数据?BI?| bit| 内部数据区的位数据?BA?| bdata| 内部数据区的可位寻址数据?DT?| data| 内部数据区?FD?| far| FAR存储区(RAM空间)?FC?| const far| FAR存储区(常数ROM空间)?ID?| idata| 间接寻址内部数据区?PD?| pdata| 外部数据区的分页数据?XD?| xdata| XDATA存储区(RAM空间)?XC?| const xdata| XDATA存储区(常数ROM空间)-+-+-数据目标是在C程序中声明的变量和常数。Cx51编译器对每个声明的变量的存储类型产生一个独立的段。下表列出了对不同的变量数据目标产生的段名。-+-段前缀| 说明-+-?BA?module_name| 可位寻址数据目标?BI?module_name| 位目标?CO?module_name| 常数(字符串和已初始化变量)?DT?module_name| 在data中声明的目标?FC?module_name| 在const far(要求OMF2命令)声明的目标?FD?module_name| 在far(要求OMF2命令)声明的目标?ID?module_name| 在idata声明的目标?PD?module_name| 在pdata声明的目标?XC?module_name| 在const xdata(要求OMF2命令)声明的目标?XD?module_name| 在xdata声明的目标-+-程序目标包括由Cx51编译器产生的C程序函数代码。在一个源模块中的每个函数和一个单独的代码段关联，用?PR?function_name?module_name命名。例如在前面文件2_2_delay.c中的函数delay_nms的段名的结果是?PR?DELAY_NMS?2_2_DELAY。在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变量所保存的存储区有一个不同的前缀。参数段的定义前面已经提到:?function_name?BYTE?function_name?BIT这节说叙述的内容到此告结束。在这之前所举的例子都不具有实际的意义，最后通过一个有用的例子结束这一节。用汇编来开发项目时，最头痛的莫过于复杂的计算，有的MCU连单字节的乘除法都不提供，更别说是多字节的乘除法。如果说像多字节的加减乘除还算简单，那么像math库里面的log, exp, sin等函数就不是一时半会可以搞掂的了。最简单有效的办法就是直接使用c的实现。这里的示例是演示汇编调用长整型数据相除的函数。它将包含这节前面所提及的大部分内容。; file2_3.asm; author yanfeng ; dateSun Feb 11 16:21:01 2007; update ; brief示例2-3; codei nclude 2_3_div.inc?pr?start?2_3 segm