CC++与汇编混合编程有什么好处?

2017年09月16日 10:09    技术小白
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 <stdio.h>  
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PCBSTM32LinuxFPGA、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


欢迎分享本文,转载请保留出处:http://www.eechina.com/thread-517022-1-1.html     【打印本页】
您需要登录后才可以发表评论 登录 | 立即注册

厂商推荐

关于我们  -  服务条款  -  使用指南  -  站点地图  -  友情链接  -  联系我们
电子工程网 © 版权所有   京ICP备16069177号 | 京公网安备11010502021702
回顶部