C/C++与汇编混合编程有什么好处？

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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. ...

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

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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

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);