CC++与汇编混合编程有什么好处？
发布时间：2017-9-16 10:24
发布者：技术小白
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1.导语 当需要C/C++与汇编混合编程时，可以有以下两种处理策略： 若汇编代码较短，则可在C/C++源文件中直接内嵌汇编语言实现混合编程。 若汇编代码较长，可以单独写成汇编文件，最后以汇编文件的形式加入项目中，通过ATPCS规定与C程序相互调用及访问。 2. 内嵌汇编语言指令 用C/C++程序嵌入汇编程序中可以实现一些高级语言没有的功能，提高程序执行效率。armcc编译器的内嵌汇编器支持ARM指令集，tcc编译器的内嵌汇编器支持Thumb指令集。 2.1 内嵌汇编指令的语法格式 在ARM的C语言程序中可以使用关键字__asm来加入一段汇编语言的程序，格式如下： [cpp] view plain copy 1. __asm 2. { 3. 指令 [;指令] /* comments */ 4. ... 5. 6. 指令 7. } 其中，{ }中的指令都为汇编指令，一行允许写多条汇编指令语句，指令语句之间要用分号隔开。在汇编指令段中，注释语句采用C语言的注释格式。ARM C++程序中除了可以使用关键字__asm来标识一段内嵌汇编指令程序外，还可以使用关键词asm来表示一段内嵌汇编指令。 格式如下：asm ("指令"); 其中，asm后面的括号中必须是一条汇编指令语句，并且不能包含注释语句。 2.2 使能/禁止IRQ中断实例 [cpp] view plain copy 1. void enable_IRQ(void) //使能中断程序 2. { 3. int tmp; //定义临时变量，后面使用 4. __asm //内嵌汇编程序的关键词 5. { 6. MRS tmp, CPSR //把状态寄存器加载给tmp 7. BIC tmp, tmp, #80 //将IRQ控制位清0 8. MSR CPSR_c, tmp //加载程序状态寄存器 9. } 10. } 11. 12. void disable_IRQ(void) //禁止中断程序 13. { 14. int tmp; //定义临时变量，后面使用 15. __asm //内嵌汇编程序的关键词 16. { 17. MRS tmp, CPSR //把状态寄存器加载给tmp 18. ORR tmp, tmp, #80 //将IRQ控制位置1 19. MSR CPSR_c, tmp //加载程序状态寄存器 20. } 21. } 2.3 内嵌汇编注意事项 后缀.S文件中的汇编指令是用armasm汇编器进行汇编的，而C语言程序中的内嵌汇编指令则是用内嵌汇编器进行汇编的。这两种汇编器存在一定的差异，所以在内嵌汇编时要注意以下几点。 2.3.1 小心使用物理寄存器 必须小心使用物理寄存器，如R0～R3、IP(R12)、LR(R14)和CPSR中的N、Z、C、V标志位。因为计算汇编代码中的C表达式时，可能使用这些物理寄存器，并会修改N、Z、C、V标志位。 如计算： y=x+x/y; [cpp] view plain copy 1. __asm 2. { 3. MOV R0, x //把x的值给R0 4. ADD y, R0, x/y //计算x/y时R0的值会被修改 5. } 2.3.2 内嵌汇编程序中允许使用C变量 在计算x/y时R0会被修改，从而影响R0+x/y的结果。内嵌汇编程序中允许使用C变量，用C变量来代替寄存器R0可以解决上述问题。这时内嵌汇编器将会为变量var分配合适的存储单元，从而避免冲突的发生。如果内嵌汇编器不能分配合适的存储单元，它将会报告错误。 [cpp] view plain copy 1. int var; 2. __asm 3. { 4. MOV var, x //把x的值给R0 5. ADD y, var, x/y //计算x/y时R0的值会被修改 6. } 2.3.3 不需要保存和恢复用到的寄存器 对于在内嵌汇编语言程序中用到的寄存器，编译器在编译时会自动保存和恢复这些寄存器，用户不用保存和恢复这些寄存器。除了CPSR和SPSR寄存器外，其他物理寄存器在读之前必须先赋值，否则编译器会报错。 [cpp] view plain copy 1. int fun (int x) 2. { 3. __asm 4. { 5. STMFD SP!, {R0} //保存R0，先读后写，汇编出错 6. ADD R0, x, #1 7. EOR x, R0, x 8. LDMFD SP!, {R0} //多余的 9. } 10. return x; 11. } 3. 汇编与C/C++程序的变量相互访问 3.1 汇编程序访问C/C++程序变量 在C/C++程序中声明的全局变量可以被汇编程序通过地址间接访问。具体访问方法/步骤如下： 1) 在C/C++程序中声明全局变量。 2) 在汇编程序中使用IMPORT/EXTERN伪指令声明引用该全局变量。 3) 使用LDR伪指令读取该全局变量的内存地址。 4) 根据该数据的类型，使用相应的LDR指令读取该全局变量；使用相应的STR指令存储该全局变量的值。对于不同类型的变量，需要采用不同选项的LDR和STR指令，如下表所示。 对于结构，如果知道各个数据项的偏移量，可以通过存储/加载指令访问。如果结构所占空间小于8个字，可以使用LDM和STM一次性读写。 读取C的一个全局变量，并进行修改，然后保存新的值到全局变量中: [cpp] view plain copy 1. AREA Example4, CODE, READONLY 2. EXPORT AsmAdd 3. IMPORT g_cVal @声明外部变量g_cVal,在C中定义的全局变量 4. Add 5. LDR R1, =g_cVal @装载变量地址 6. LDR R0, [R1] @从地址中读取数据到R0 7. ADD R0, R0, #1 @加1操作 8. STR R0, [R1] @保存变量值 9. MOV PC, LR @程序返回 10. END 3.2 C/C++程序访问汇编程序数据 在汇编程序中声明的数据可以被C/C++程序所访问。具体访问方法/步骤如下： 1) 在汇编程序中用EXPORT/GLOBAL伪指令声明该符号为全局标号，可以被其他文件应用。 2) C/C++程序中定义相应数据类型的指针变量。 3) 对该指针变量赋值为汇编程序中的全局标号，利用该指针访问汇编程序中的数据。 假设在汇编程序中定义了一块内存区域，并保存一串字符，汇编代码如下： [cpp] view plain copy 1. EXPORT Message @声明全局标号 2. Message DCB "HELLO$" @定义了5个有效字符，$为结束符 [cpp] view plain copy 1. extern char* Message; 2. int MessageLength() 3. { 4. int Length = 0; 5. char *pMessage; //定义字符指针变量 6. pMessage = Message; //指针指向Message 内存块的首地址 7. 8. /*while循环，统计字符串的长度*/ 9. while(*pMessage != '$') //$为字符串的结束符 10. { 11. Length++; 12. pMessage++; 13. } 14. return(Length); //返回字符串的长度 15. } 4. 汇编与C/C++程序的函数相互调用 C/C++程序和ARM汇编程序之间相互调用必须遵守ATPCS（ARM/Thumb Procedure Call Standard）规则。使用ADS的C语言编译器编译的C语言子程序会自动满足用户指定的ATPCS类型。而对于汇编语言来说，完全要依赖用户来保证各个子程序满足选定的ATPCS类型。具体来说，汇编程序必须满足以下3个条件才能实现与C语言的相互调用： 1) 在子程序编写时必须遵守相应的ATPCS规则。 2) 堆栈的使用要遵守相应的ATPCS规则。 3) 在汇编编译器中使用-atpcs选项。 4.1 ATPCS基本规则 ATPCS基本规则见ATPCS。 4.2 C程序调用汇编程序 汇编程序的设置要遵循ATPCS规则，保证程序调用时参数的正确传递，在这种情况下，C程序可以调用汇编子函数。C程序调用汇编程序的方法如下： 1) 汇编程序中使用EXPORT伪指令声明本子程序可外部使用，使其他程序可调用该子程序。 2) 在C语言程序中使用extern关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，才可调用此汇编的子程序。 [cpp] view plain copy 1. #include 2. extern void strcopy(char *d, const char *s); //声明外部函数，即要调用的汇编子程序 3. int main(void) 4. { 5. const char *srcstr = "First ource"; //定义字符串常量 6. char dststr[] = "Second string-destination"; //定义字符串变量 7. printf("Before copying： \n"); 8. printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); //显示源字符串和目标字符串的内容 9. strcopy(dststr, srcstr); //调用汇编子程序R0=dststr, R1=srcstr 10. printf("After copying： \n"); 11. printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); //显示复制后的结果 12. return(0); 13. } strcopy实现代码如下： [cpp] view plain copy 1. AREA Example, CODE, READONLY @声明代码段Example 2. EXPORT strcopy @声明strcopy，以便外部函数调用 3. 4. strcopy @ R0为目标字符串的地址, R1为源字符串的地址 5. 6. LDRB R2, [R1], #1 @读取字节数据，源地址加1 7. STRB R2, [R0], #1 @保存读取的1字节数据，目标地址加1 8. CMP R2, #0 @判断字符是否复制完毕 9. BNE strcopy @没有复制完，继续循环复制 10. MOV PC, LR 4.3 汇编程序调用C程序 汇编程序设置要遵循APTCS规则，保证程序调用时参数的正确传递。汇编程序调用C程序的方法如下： 在汇编程序中使用IMPORT伪指令声明将要调用的C程序函数。 在调用C程序时，要正确设置入口参数，然后使用BL指令调用。 [cpp] view plain copy 1. int sum(int a, int b, int c, int d, int e) 2. { 3. return(a+b+c+d+e); //返回5个变量的和 4. } [cpp] view plain copy 1. AREA Example, CODE, READONLY 2. IMPORT sum @ 声明外部标号sum，即C函数sum() 3. EXPORT CALLSUM 4. UM 5. STMFD SP!, {LR} @LR寄存器入栈 6. MOV R0, #1 @设置sum函数入口参数，R0为参数a 7. MOV R1, #2 @R1为参数b 8. MOV R2, #3 @R2为参数c 9. MOV R3, #5 @参数 e=5，保存到堆栈中 10. STR R3, {SP, #-4}! 11. MOV R3, #4 @R3为参数d, d=4 12. BL sum @调用C程序中的sum函数，结果放在R0中 13. ADD SP, SP, #4 @调整堆栈指针 14. LDMFD SP, {PC} @程序返回 15. END 以上程序使用了5个参数，分别使用寄存器R0存储第1个参数，R1存储第2个参数，R2存储第3个参数，R3存储第4个参数，第5个参数利用堆栈传送。由于利用了堆栈传递参数，在程序调用结束后要调整堆栈指针。汇编程序中调用了C程序的sum子函数，实现了1+2+3+4+5，最后相加结果保存在R0寄存器中。 以下课程可免费试听C语言、电子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想学习的你和我联系预约就可以免费听课了。 宋工企鹅号：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 |
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