第六講_C與匯編語言混合編程

1、C與匯編語言混合編程與匯編語言混合編程 ATPCS介紹介紹 內嵌匯編內嵌匯編 C和和ARM匯編匯編 程序間相互調用程序間相互調用一、一、ATPCS介紹介紹 ATPCS（ARM-Thumb Produce Call Standard）是ARM程序和Thumb程序中子程序調用的基本規(guī)則，目的是為了使單獨編譯的C語言程序和匯編程序之間能夠相互調用。這些基本規(guī)則包括子程序調用過程中寄存器的使用規(guī)則、數(shù)據棧的使用規(guī)則和參數(shù)的傳遞規(guī)則。 寄存器的使用規(guī)則寄存器的使用規(guī)則 子程序間通過寄存器R0R3來傳遞參數(shù)，這時，寄存器R0R3可以記作A1A4。 在子程序中，使用寄存器R4R11來保存局部變量。這時，寄存

2、器 R4R11可以記作V1V8。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4R7來保存局部變量 。 寄存器R12用作子程序間的scratch寄存器（用于保存SP，在函數(shù)返回時使用該寄存器出棧）,記作ip。 寄存器R13用作數(shù)據棧指針，記作sp。 寄存器R14稱為鏈接寄存器，記作lr。 寄存器R15是程序計數(shù)器，記作pc。 寄存器別名特殊名使用規(guī)則R0a1參數(shù)/結果scratch寄存器1R1a2 參數(shù)/結果scratch寄存器2R2a3參數(shù)/結果scratch寄存器3R3a4參數(shù)/結果scratch寄存器4R4v1ARM狀態(tài)局部變量寄存器1R5v2ARM狀態(tài)局部變量寄存器2R6v3ARM狀態(tài)局部變

3、量寄存器3R7v4wrARM狀態(tài)局部變量寄存器4Thumb狀態(tài)工作寄存器R8v5ARM狀態(tài)局部變量寄存器5R9v6sbARM狀態(tài)局部變量寄存器6，在支持RWPI的ATPCS中為靜態(tài)基址寄存器R10v7slARM狀態(tài)局部變量寄存器7，在支持數(shù)據棧檢查的ATPCS中為數(shù)據棧限制指針R11v8fpARM狀態(tài)局部變量寄存器8/幀指針R12ip子程序內部調用的scratch寄存器R13sp數(shù)據棧指針R14lr連接寄存器R15pc程序計數(shù)器數(shù)據棧的使用規(guī)則數(shù)據棧的使用規(guī)則根據堆棧指針指向位置的不同 和增長方向的不同可以分為以下4種數(shù)據棧 ： FD （Full Descending） 滿遞減 ED （Emp

4、ty Descending）空遞減 FA （Full Ascending） 滿遞增 EA （Empty Ascending） 空遞增ATPCS規(guī)定數(shù)據棧為FD（滿遞減）類型，并且對數(shù)據棧的操作是8字節(jié)對齊的。 參數(shù)的傳遞規(guī)則參數(shù)的傳遞規(guī)則參數(shù)個數(shù)固定的子程序參數(shù)傳遞規(guī)則： 第一個整數(shù)參數(shù)，通過寄存器R0R3來傳遞。其他參數(shù)通過數(shù)據棧傳遞。 參數(shù)個數(shù)可變的子程序參數(shù)傳遞規(guī)則： 當參數(shù)不超過4個時，可以使用寄存器R0R3來傳遞參數(shù)；當參數(shù)超過4個時，還可以使用數(shù)據棧來傳遞參數(shù) 子程序結果返回規(guī)則: 結果為一個32位的整數(shù)時，可以通過寄存器R0返回；結果為一個64位整數(shù)時，可以通過寄存器R0和R1返

5、回，依次類推。 二、二、內嵌匯編內嵌匯編 在C程序中嵌入匯編程序可以實現(xiàn)一些高級語言沒有的功能，并可以提高執(zhí)行效率。armcc和armcpp內嵌匯編器支持完整的ARM指令集；tcc和tcpp用于Thumb指集。 內嵌的匯編指令包括大部分的ARM指令和Thumb指令，但是不能直接引用C的變量定義，數(shù)據交換必須通過ATPCS進行。嵌入式匯編在形式上表現(xiàn)為獨立定義的函數(shù)體。 內嵌匯編指令的語法格式內嵌匯編指令的語法格式 _asm（“指令；指令”）； ARM C匯編器使用關鍵字“_asm。如果有多條匯編指令需要嵌入，可以用“”將它們歸為一條語句。如： _asm 指令；指令 指令 需要特別注意的是_as

6、m是兩個下劃線。 內嵌的匯編指令的特點內嵌的匯編指令的特點 操作數(shù)可以是寄存器、常量或C表達式。它們可以是char、short或者int類型，而且是作為無符號數(shù)進行操作 。內嵌的匯編指令中使用物理寄存器有一些限制。常量前的符號“#”可以省略 只有指令B可以使用C程序中的標號，指令BL不能使用C程序中的標號。 不支持匯編語言中用于內存分配的偽操作。指令中如果包含常量操作數(shù)，該指令可能會被匯編器展開成幾條指令。 內嵌匯編器與內嵌匯編器與armasm匯編器的區(qū)別匯編器的區(qū)別 內嵌匯編器不支持通過“”指示符或PC獲取當前指令地址； 不支持LDR Rn，= expression偽指令，而使用MOV Rn

7、， expression指令向寄存器賦值； 不支持標號表達式；不支持ADR和ADRL偽指令； 不支持BX和BLX指令； 不可以向PC賦值； 使用0 x前綴替代“”表示十六進制數(shù)。 內嵌匯編注意事項內嵌匯編注意事項 必須小心使用物理寄存器，如R0R3，LR和PC。 不要使用寄存器尋址變量。 使用內嵌匯編時，編譯器自己會保存和恢復它可能用到的寄存器，用戶無須保存和恢復寄存器。 LDM和STM指令的寄存器列表只允許物理寄存器。 匯編語言用“，”作為操作數(shù)分隔符 三、三、C和和ARM匯編程序間相互調用匯編程序間相互調用 在C和ARM匯編程序之間相互調用必須遵守ATPCS（ARM-Thumb Proce

8、dure Call Standard）規(guī)則。C和匯編之間的相互調用可以從以下這三方面來介紹：匯編程序對C全局變量的訪問在C語言程序中調用匯編程序在匯編程序中調用C語言程序匯編程序訪問全局匯編程序訪問全局C C變量變量 匯編程序可以通過地址間接訪問在C語言程序中聲明的全局變量。通過使用IMPORT關鍵詞引人全局變量，并利用LDR和STR指令根據全局變量的地址可以訪問它們。對于不同類型的變量，需要采用不同選項的LDR和STR指令，如下所示： unsigned char LDRB/STRBunsigned short LDRH/STRHunsigned int LDR/STRchar LDRSB/S

9、TRSBshort LDRSH/STRSH AREA globals，CODE，READONLY EXPORT asmsubroutine； IMPORT globvar； asmsubroutine LDR R1，=globvar ；從文字池讀globvar的地 ；址，并將其保存到R1 LDR R0，R1 ；再將其值讀入到寄存器R0中 ADD R0，R0，#2 STR R0，R1 ；修改后再將寄存器R0的值 ；賦予變量globvar MOV PC，LR END在在C語言程序中調用匯編程序語言程序中調用匯編程序 為了保證程序調用時參數(shù)的正確傳遞，匯編程序的設計要遵守ATPCS。在匯編程序中需要

10、使用EXPORT偽操作來聲明，使得本程序可以被其它程序調用。同時，在C程序調用該匯編程序之前需要在C語言程序中使用extern關鍵詞來聲明該匯編程序。 C源程序：源程序：# include extern void strcopy（char *d，const char *s） ；用extern聲明一個函數(shù)為外部函數(shù)， ；可以被其他文件中的函數(shù)調用。int main（） const char *srcstr =“First stringsource”；char * dststr =“Second stringdestination”；strcopy（dststr，srcstr）；調用匯編函數(shù)str

11、copy（）return（0）；匯編源程序：匯編源程序：AREA SCopy，CODE，READONLYEXPORT strcopy ；用EXPORT偽操作聲明該變量可以被其他 ；文件引用，相當于聲明了一個全局變量。 Strcopy ；R0指向目標字符串,R1指向源字符串 LDRB R2，R1，#1 ；字節(jié)加載，并更新地址 STRB R2，R0，#1 ；字節(jié)保存，并更新地址 CMP R2，#0 ；檢測R2是否等于0 BNE strcopy ；若條件不成立則繼續(xù)執(zhí)行 MOV PC，LR ；從子程序返回END在匯編程序中調用在匯編程序中調用C語言程序語言程序為了保證程序調用時參數(shù)的正確傳遞，匯編程

12、序的設計要遵守ATPCS。在C程序中不需要使用任何關鍵字來聲明將被匯編語言調用的C程序，但是在匯編程序調用該C程序之前需要在匯編語言程序中使用IMPORT偽操作來聲明該C程序。在匯編程序中通過BL指令來調用子程序。 C函數(shù)原型：函數(shù)原型：int g(int a，int b，int c，int d，int e)return a+b+c+d+e；/匯編程序調用C程序g（）計算5個整數(shù)i， 2*i， 3*i， 4*i， 5*i 的和。 匯編源程序：匯編源程序：EXPORT fAREA f，CODE，READONLYIMPORT g；聲明該變量函數(shù)g( )，i在R0中STR LR，SP，#- 4！ ；預先保存LRADD R