C與匯編的混合程序設(shè)計(jì).ppt

13.3匯編語言和高級語言程序的連接 由于使用高級語言編寫及調(diào)試程序比匯編語言的開發(fā)效率高，可移植性好，所以，高級語言比匯編語言使用更廣泛。但是在要求實(shí)時(shí)性高、占用空間少或要求直接控制硬件的場合，仍然要用到匯編語言，實(shí)現(xiàn)對硬件直接控制和更快的控制速度。但匯編語言編程復(fù)雜、表達(dá)能力也差，因此比較好的解決辦法是C語言與匯編語言混合編程。 目前主要的語言程序開發(fā)環(huán)境有：urbo 、orland C/C+，Visual C+等，都支持與匯編語言的混合編程。語言與匯編語言的混合編程方法一般有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)，即在C語言中嵌入?yún)R編語言，也稱嵌入式編程和用 語言調(diào)用匯編語言模塊，即多模塊混合編程。,1.匯編語言的嵌入式編程 1內(nèi)嵌匯編語句格式,在urbo 中，C程序中嵌入的匯編語句前必須以關(guān)鍵字ASM開頭，其格式為： ASM /*注釋*/ 其中ASM為關(guān)鍵字，操作碼可以是處理器指令也可以是偽指令，操作數(shù)是操作碼可以接受的數(shù)據(jù)，可以是指令允許的立即數(shù)，寄存器名，也可以是C程序中的常量、變量和標(biāo)號。C程序中嵌入?yún)R編代碼后可以有分號也可無分號，如果匯編代碼后無分號則必須以換行符結(jié)束（嵌入的匯編語句是C語言中唯一可以換行結(jié)束的語句），如果匯編代碼后有分號，則一行中可以有多條嵌入的匯編語句，但一條匯編指令不能跨越兩行。 特別要注意的是，嵌入的匯編語句的注釋方式須采用C語言的注釋方式，即必須用/*/來標(biāo)記注釋。而不能像純匯編那樣用（；）作為一條注釋的開始。如：,ASM MOV AX，DX； /*單個(gè)語句*/ ASM PUSH AX；ASM POP AX；ASM MOV BX, AX；/*多個(gè)語句寫在一行 */ 如果在C語言程序中要嵌入多個(gè)ASM語句,可以將它們放在花括號內(nèi)。如： ASM MOV AX，DX PUSH AX /*注釋*/ 在C程序中，函數(shù)內(nèi)部的匯編語句都是一條可執(zhí)行的語句，它被編進(jìn)程序的代碼段，在函數(shù)外部的匯編語句是一個(gè)外部說明，在編譯時(shí)放在程序的數(shù)據(jù)段中。這些外部數(shù)據(jù)可以被其他程序引用。,2轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行 內(nèi)嵌匯編指令可以使用轉(zhuǎn)移指令和LOOP循環(huán)指令，但是它們只能在函數(shù)體內(nèi)有效，不允許進(jìn)行段間轉(zhuǎn)移。由于ASM語句中不能給出標(biāo)號，因而轉(zhuǎn)移指令只能使用C語言程序中GOTO語句使用的標(biāo)號。例如： int fun1( ) label: asm jmp label ,3.直接嵌入?yún)R編代碼的C語言程序示例,例 編寫一個(gè)三個(gè)整數(shù)的求和的C函數(shù)，用在C語言中嵌入?yún)R編語言方法實(shí)現(xiàn)。 int Sum ( int X, int Y, int Z) ASM PUSH AX; /*保護(hù)現(xiàn)場，否則可能影響前面的程序執(zhí)行*/ ASM MOV AX, X; ASM ADD AX, Y; ASM ADD AX, Z; ASM MOV X , AX; ASM POP AX; /*恢復(fù)現(xiàn)場*/ return (X) ,例 .用嵌入?yún)R編的方法編寫實(shí)現(xiàn)求兩個(gè)整數(shù)中的最小值的C語言函數(shù)。 int min(int v1,int v2) ASM MOV AX,v1 ASM CMP AX,v2 ASM JLE over; ASM MOV AX,v2 over: return(_AX); /*_AX為AX寄存器*/ ,內(nèi)嵌匯編指令的C程序只能采用TCC命令行的編譯連接方法。用TCC命令行實(shí)現(xiàn)的編譯連接的方法是： TCC -B-L: LIB 文件名 庫文件名 其中-L選擇項(xiàng)指定了連接所需的庫文件路徑，文件名指有內(nèi)嵌匯編指令的C程序名，庫文件指程序重要用到的庫函數(shù)所在的庫文件（Turbo C標(biāo)準(zhǔn)庫可省略）。 內(nèi)嵌匯編指令的C程序進(jìn)行編譯時(shí)，必須要有-B選擇項(xiàng)，否則編譯時(shí)，一旦遇到匯編代碼，便立即給出警告信息，并以-B選項(xiàng)重新進(jìn)行編譯，若在C程序中加上#program inline預(yù)處理語句，則可省略-B選擇,2.在C程序中直接調(diào)用匯編子程序,在C語言中直接嵌入?yún)R編語句的方法限制較多，不能充分發(fā)揮匯編語言的功能。一種更好的方法是把需要用匯編實(shí)現(xiàn)的工作設(shè)計(jì)成匯編子程序，然后由C語言調(diào)用。 在設(shè)計(jì)能被C調(diào)用的匯編子程序時(shí)，可以使用完整的段定義或者簡化的段定義結(jié)構(gòu)。 2.1編寫匯編子程序注意的問題 （1）變量和函數(shù)的使用 （2）參數(shù)傳遞 （3）寄存器使用規(guī)則 （4）.存儲模式規(guī)則,（1）變量和函數(shù)的使用,C程序中可以調(diào)用匯編子程序及定義的變量，匯編子程序也可以調(diào)用C語言書寫的函數(shù)和定義的變量。但是，C語言編譯系統(tǒng)在編譯C語言源程序時(shí)，要在其中的變量名、過程名、函數(shù)名等標(biāo)識符前面加下劃線“_”。 例如，在C語言程序中變量name，在編譯以后變量變?yōu)開name。依次在匯編語言中調(diào)用C語言的函數(shù)和變量時(shí)，應(yīng)在函數(shù)名和變量名前面加上下劃線“_”。并在匯編語言程序的開始部分，應(yīng)對調(diào)用的函數(shù)和變量用EXTERN加以說明。 其格式為： EXTERN_函數(shù)名：函數(shù)類型 EXTERN_函數(shù)名：變量類型,其中，函數(shù)類型指明該函數(shù)是一個(gè)近程或遠(yuǎn)程函數(shù)（NEAR或FAR），變量類型為變量的數(shù)據(jù)類型。 其對應(yīng)關(guān)系： C語言 匯編語言 數(shù)據(jù)長度(字節(jié)) Char DB(BYTE) 1 int short DW(WORD) 2 long DD(DWORD) 4 float double DQ(QWORD) 8 例如調(diào)用C程序中名為myfunc( )的函數(shù)和變量mem等，則在C語言程序中說明為： int myfunc(vido); int mem; char ch; long result,在調(diào)用它的匯編子程序中說明為： extern _ myfunc:char extrn_mem:word,ch:byte,result:dword 若C程序調(diào)用匯編語言中的子程序或變量，則在匯編語言中用public進(jìn)行說明，且函數(shù)名和變量名前用下劃線。如： public _myfunc01 public_num 而在C語言中則應(yīng)將其說明為extern，即： extern myfunc01( ); extern num; 要注意此處不能帶有下劃線，同時(shí)要注意C語言對大小寫敏感的問題。,（2）參數(shù)傳遞 C語言調(diào)用匯編子程序時(shí)，參數(shù)是通過堆棧傳遞給匯編子程序的，要注意C語言程序參數(shù)入棧的的順序是從右到左，在執(zhí)行匯編子程序前還要將返回地址壓入堆棧。由于堆棧是向下生長的，故每入棧一次。棧指針都相應(yīng)減少；而在出棧時(shí)相反。 例如，在C程序中說明一個(gè)用匯編書寫的函數(shù)，若在小內(nèi)存模式下編譯，則表示為： void abc(char*p1,int p2); 在大內(nèi)存模式下編譯，則要說明為遠(yuǎn)程的，如下所示： void far abc(char*p1,int p2); 在大內(nèi)存模式下,要將相應(yīng)的段地址和便移地址入棧。,3.寄存器使用規(guī)則 在C語言中調(diào)用的匯編語言模塊中，通常匯編程序可以任意使用計(jì)算機(jī)內(nèi)部的通用寄存器，如AX、BX、CX、DX、ES等。這些通用寄存器的值在調(diào)用后可以發(fā)生改變，標(biāo)志寄存器的值也可以發(fā)生改變。但有些寄存器如：DS、CS、SS、BP、SP等，如果在調(diào)用的匯編語言程序中有用到，則必須先進(jìn)行保護(hù)（入棧），退出前加以恢復(fù)（出棧）。變址寄存器SI和DI如在調(diào)用匯編語言程序中使用到也要加以保護(hù)。,4.存儲模式規(guī)則 在TURBO C中提供了6種不同的存儲模式，分別對應(yīng)6種不同的匯編語言存儲模式。即對不同的C語言存儲模式(極小、小、緊湊、中、大和巨)要選用相應(yīng)的匯編語言存儲模式,如C程序?yàn)樾∧Ｊ?匯編程序也用小模式，C程序?yàn)榇竽Ｊ?匯編也用大模式等。 設(shè)定匯編語言的存儲模式可采用.MODEL偽指令，設(shè)定TUBRO C的存儲模式可利用TCC命令行的選項(xiàng)-m。 下面是一個(gè)C語言程序調(diào)用匯編語言子程序的例子，假定C語言主程序存放在文件c_main.c和masm_sub.asm中,c_main.c文件: extern int divs(int,int); /*聲明divs為外部函數(shù)*/ main ( ) printf(“%dn”,divs(16,3);/*調(diào)用外部函數(shù)*/ ,masm_sub.asm文件 .MODEL SMALL ；采用小模式 .CODE PUBLIC divs ；指明該過程可被外部調(diào)用 divs proc PUSH BP ；保護(hù)bp MOV BP,SP MOV AX,BP+4 ；參數(shù) MOV CX,BP+6 ；另一個(gè)參數(shù) SHR AX,CL POP BP ；恢復(fù)bp RET divs ENDP END,其中偽指令model small 對應(yīng)C的小模式編譯；code 標(biāo)志一個(gè)代碼段的開始，這是MASM 5.0的簡化段格式；puplic divs 說明divs是公用的，可以由外部其它單獨(dú)編譯模塊調(diào)用。 將C源程序以文件名c_main.c存盤，匯編語言源程序以文件名masm_sub.asm 存盤;再分別用各自的編譯系統(tǒng)，編譯成目標(biāo)程序c_main.obj和masm_sub.obj；最后用link連接程序，將兩個(gè)目標(biāo)程序連 接成可執(zhí)行程序c_main.exe。 其實(shí)，匯編語言與C語言混合編程時(shí)，除了可以在C語言中調(diào)用匯編語言子程序，也可以在匯編語言代碼中調(diào)用C語言函數(shù)，但在調(diào)用時(shí)要注意函數(shù)參數(shù)的傳遞方法。詳情請參見有關(guān)文獻(xiàn)資料。,3使用C和匯編語言混合編程的編譯及連接 對于用C語言和匯編語言分別獨(dú)立編寫的符合以上要求的程序，要想使它們最終形成一個(gè)系統(tǒng)，需要對他們進(jìn)行編譯和連接，以便生成一個(gè)可執(zhí)行文件。 在混合編程時(shí)要注意，C程序和匯編語言子程序所采用的內(nèi)存模式，當(dāng)都是小/微/緊湊模式時(shí)，在C程序的說明部分是需要說明為EXTERN即可，否則必須說明為FAR型，下面是在Turbo C環(huán)境下同為小內(nèi)存模式的混合編程的例子。 例 ： 從6個(gè)數(shù)中找出其中的最大數(shù)并顯示。要求查找最大數(shù)的功能由匯編語言子程序max-num實(shí)現(xiàn)。,（1）編寫源程序 匯編子程序使用簡化的段格式編寫。C程序調(diào)用該子程序時(shí)，共傳遞7個(gè)參數(shù)，第一個(gè)為數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，其余為數(shù)據(jù)部分。 源程序如下： #include /*program name :c_max.c*/ int extern max_num(int count,int v1,int v2,int v3,int v4,int v5,int v6); main () int i; i=max_num(6,-35,17,0,63.121,112); printf(“n the maximum of the 6 numbers %d,i); ,對應(yīng)的匯編程序如下： .model small ;program name :asm_max.asm .code public _max_num _max_num proc near push bp mov bp,sp mov cx,bp+4 ；取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) jcxz exit mov ax,bp+6 ;取第一個(gè)數(shù)據(jù) comp: add bp,2 ;修改地址指針 cmp ax,bp+6 ;兩數(shù)比較 jge gtest mov ax,bp+6 ;大數(shù)放在AX中 gtest: loop comp exit: pop bp ret _max_num endp end,(2)編譯和連接 在DOS環(huán)境下，用TASM或MASM將匯編語言子程序（asm_max_asm）編譯生成目標(biāo)文件.obj(asm_max.obj)。例如：tasm asm_max. 在TC主界面下，單擊主菜單中的project項(xiàng)，選中子項(xiàng)project name，輸入一個(gè)后綴為為.prj的工程文件（例如max.prj）該文件包含需要編譯連接的C語言源程序和它調(diào)用的匯編語言子程序的目標(biāo)文件名，對于本例，其內(nèi)容為： c_max.c asm_max.obj,關(guān)閉大小寫敏感開關(guān)，即把Options選項(xiàng)的Linker的Case-sensitive Link置成OFF。 按F9鍵對工程文件進(jìn)行編譯連接，生成一個(gè).exe文件，本例為max.exe. 在DOS環(huán)境下輸入MAX運(yùn)行該可執(zhí)行程序。 對于不是小/微/緊湊內(nèi)存模式下的混合編程，C程序必須把被調(diào)用的匯編子程序說明為遠(yuǎn)程函數(shù)，若有函數(shù)參數(shù)為指針類型時(shí)，也要說明成FAR型，即它包含段地址和便移地址兩部分。,例：求若干個(gè)16位帶符號數(shù)之和，其和為32位數(shù)。 要求求和程序用匯編語言編寫，而定義數(shù)據(jù)和及顯示用C語言編寫。 參考程序如下： extern long asum(int*,int); int buf5=10000,-20000,30000,6000,0); main( ) long x; x=asum(buf,5); printf(“x=%dn”,x) ,在C函數(shù)中聲明asum是外部函數(shù)，并定義了若干個(gè)數(shù)組元素，然后調(diào)用匯編子程序asum求和,最后把結(jié)果顯示在屏幕上。 在匯編程序中首先聲明asum子程序是公用的，然后使用由堆棧傳遞的數(shù)組開始地址及元素個(gè)數(shù)，從數(shù)組中取出元素求和，返回的32位結(jié)果在DX：AX中。,4 匯編語言程序調(diào)用C函數(shù) 如同C語言程序調(diào)用匯編語言子程序一樣，在匯編語言中調(diào)用C函數(shù)時(shí)也要按有關(guān)約定編程。 在匯編語言中，對所使用的C函數(shù)和變量名在其名字前均應(yīng)加下劃線。例如，調(diào)用一個(gè)C函數(shù)func(),則在匯編程序中應(yīng)寫作call_func. 對調(diào)用的C函數(shù)用EXTERN偽指令加以說明。若函數(shù)為NEAR型，EXTERN語句可以放在代碼段中，為FAR型，則要放在所有的段之外。 對匯編語句中使用的C函數(shù)變量用“EXTERN變量名：size”說明，其中，SIZE視數(shù)據(jù)類型而定。例如int 型為2。 參數(shù)傳遞有兩種，一種是在C程序中定義變量，在匯編程序中把它說明成EXTERN型，另一種是采用堆棧傳遞，這時(shí)要注意壓入堆棧的順序。,4 MASM6.0匯編語言程序上機(jī) 匯編語言程序上機(jī)過程分為編輯、匯編、連接和調(diào)試4個(gè)步驟。 （1）編輯源程序 編輯源程序是利用文本編輯工具生成一個(gè)由匯編語言語句構(gòu)成的文本文件，文件擴(kuò)展名為.ASM，擴(kuò)展名不能省略。 （2）匯編源程序 匯編語言源程序不能直接執(zhí)行，必須轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言程序，這個(gè)過程叫匯編。最常用的匯編工具為MASM軟件，它有很多版本，這里主要介紹MASM6.X。MASM6.X包含了許多文件，最常用的文件有： ML.EXE 匯編程序 LINK.EXE 連接程序 CV.EXE 調(diào)試程序Code View,1.匯編程序ML.EXE（Masm and Link） ML可以自動調(diào)用LINK，實(shí)現(xiàn)對程序的匯編和連接。設(shè)源文件名為MYFILE.ASM，匯編的基本命令格式為： ML/c MYFILE.ASM 其中，源文件的擴(kuò)展名為.ASM。若程序無語法錯(cuò)誤，則匯編后將生成MYFILE.OBJ文件。此外若不帶參數(shù)/c，直接使用命令； ML MYFILE.ASM 則ML將自動調(diào)用連接程序LINK進(jìn)行連接，生成MYFILE.OBJ與MYFILE.EXE，這樣就不需要單獨(dú)使用LINK命令。 ML包含很多命令參數(shù)，使用命令/？可以列出ML允許的所有參數(shù)及其說明。ML命令格式如下： ML/選項(xiàng)源文件列表/LINK連接選項(xiàng),其中，方括號中的內(nèi)容為可選項(xiàng)。ML后的參數(shù)是大小寫敏感的?！?選項(xiàng)”是可選的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，每