1.導語

當需要C/C++與匯編混合編程時，可以有以下兩種處理策略：

若匯編代碼較短，則可在C/C++源文件中直接內嵌匯編語言實現混合編程。

若匯編代碼較長，可以單獨寫成匯編文件，最后以匯編文件的形式加入項目中，通過ATPCS規定與C程序相互調用及訪問。

2. 內嵌匯編語言指令

用C/C++程序嵌入匯編程序中可以實現一些高級語言沒有的功能，提高程序執行效率。armcc編譯器的內嵌匯編器支持ARM指令集，tcc編譯器的內嵌匯編器支持Thumb指令集。

2.1 內嵌匯編指令的語法格式

在ARM的C語言程序中可以使用關鍵字__asm來加入一段匯編語言的程序，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，{ }中的指令都為匯編指令，一行允許寫多條匯編指令語句，指令語句之間要用分號隔開。在匯編指令段中，注釋語句采用C語言的注釋格式。ARM C++程序中除了可以使用關鍵字__asm來標識一段內嵌匯編指令程序外，還可以使用關鍵詞asm來表示一段內嵌匯編指令。

格式如下：asm ("指令");

其中，asm后面的括號中必須是一條匯編指令語句，并且不能包含注釋語句。

2.2 使能/禁止IRQ中斷實例

[cpp] view plain copy

1. void enable_IRQ(void) //使能中斷程序 ?

2. { ?

3. ? ? int tmp; ? ? ? ? ? ? ?//定義臨時變量，后面使用 ?

4. ? ? __asm ? ? ? ? ? ? ? ? //內嵌匯編程序的關鍵詞 ?

5. ? ? { ?

6. ? ? ? ? MRS tmp, CPSR ? ? //把狀態寄存器加載給tmp ?

7. ? ? ? ? BIC tmp, tmp, #80 //將IRQ控制位清0 ?

8. ? ? ? ? MSR CPSR_c, tmp ? //加載程序狀態寄存器 ?

9. ? ? } ?

10. } ?

11. ??

12. void disable_IRQ(void) //禁止中斷程序 ?

13. { ?

14. ? ? int tmp; ? ? ? ? ? ? ?//定義臨時變量，后面使用 ?

15. ? ? __asm ? ? ? ? ? ? ? ? //內嵌匯編程序的關鍵詞 ?

16. ? ? { ?

17. ? ? ? ? MRS tmp, CPSR ? ? //把狀態寄存器加載給tmp ?

18. ? ? ? ? ORR tmp, tmp, #80 //將IRQ控制位置1 ?

19. ? ? ? ? MSR CPSR_c, tmp ? //加載程序狀態寄存器 ?

20. ? ? } ?

21. } ?

2.3 內嵌匯編注意事項 ? ? ?

后綴.S文件中的匯編指令是用armasm匯編器進行匯編的，而C語言程序中的內嵌匯編指令則是用內嵌匯編器進行匯編的。這兩種匯編器存在一定的差異，所以在內嵌匯編時要注意以下幾點。

2.3.1 小心使用物理寄存器

必須小心使用物理寄存器，如R0～R3、IP(R12)、LR(R14)和CPSR中的N、Z、C、V標志位。因為計算匯編代碼中的C表達式時，可能使用這些物理寄存器，并會修改N、Z、C、V標志位。

如計算：

y=x+x/y;

[cpp] view plain copy

1. __asm ?

2. { ?

3. ? ? MOV R0, x ? ? ? ? //把x的值給R0 ?

4. ? ? ADD y, R0, x/y ? ?//計算x/y時R0的值會被修改 ?

5. } ?

2.3.2 內嵌匯編程序中允許使用C變量 ? ??? ?

在計算x/y時R0會被修改，從而影響R0+x/y的結果。內嵌匯編程序中允許使用C變量，用C變量來代替寄存器R0可以解決上述問題。這時內嵌匯編器將會為變量var分配合適的存儲單元，從而避免沖突的發生。如果內嵌匯編器不能分配合適的存儲單元，它將會報告錯誤。

[cpp] view plain copy

1. int var; ?

2. __asm ?

3. { ?

4. ? ? MOV var, x ? ? ?//把x的值給R0 ?

5. ? ? ADD y, var, x/y //計算x/y時R0的值會被修改 ?

6. } ?

2.3.3 不需要保存和恢復用到的寄存器

對于在內嵌匯編語言程序中用到的寄存器，編譯器在編譯時會自動保存和恢復這些寄存器，用戶不用保存和恢復這些寄存器。除了CPSR和SPSR寄存器外，其他物理寄存器在讀之前必須先賦值，否則編譯器會報錯。

[cpp] view plain copy

1. int fun (int x) ?

2. { ?

3. ? ? __asm ?

4. ? ? { ?

5. ? ? ? ? STMFD SP!, {R0} ? //保存R0，先讀后寫，匯編出錯 ?

6. ? ? ? ? ADD R0, x, #1 ?

7. ? ? ? ? EOR x, R0, x ?

8. ? ? ? ? LDMFD SP!, {R0} ? //多余的 ?

9. ? ? } ?

10. ? ? return x; ?

11. } ?

3. 匯編與C/C++程序的變量相互訪問

3.1 匯編程序訪問C/C++程序變量

在C/C++程序中聲明的全局變量可以被匯編程序通過地址間接訪問。具體訪問方法/步驟如下：

? ? ?1) 在C/C++程序中聲明全局變量。

? ? ?2) 在匯編程序中使用IMPORT/EXTERN偽指令聲明引用該全局變量。

? ? ?3) 使用LDR偽指令讀取該全局變量的內存地址。

? ? ?4) 根據該數據的類型，使用相應的LDR指令讀取該全局變量；使用相應的STR指令存儲該全局變量的值。對于不同類型的變量，需要采用不同選項的LDR和STR指令，如下表所示。

對于結構，如果知道各個數據項的偏移量，可以通過存儲/加載指令訪問。如果結構所占空間小于8個字，可以使用LDM和STM一次性讀寫。

讀取C的一個全局變量，并進行修改，然后保存新的值到全局變量中:

[cpp] view plain copy

1. AREA Example4, CODE, READONLY ?

2. ? ? ?EXPORT AsmAdd ?

3. ? ? ?IMPORT g_cVal ? ? ?@聲明外部變量g_cVal,在C中定義的全局變量 ?

4. Add ?

5. ? ? ?LDR R1, =g_cVal ? ?@裝載變量地址 ?

6. ? ? ?LDR R0, [R1] ? ? ? @從地址中讀取數據到R0 ?

7. ? ? ?ADD R0, R0, #1 ? ? @加1操作 ?

8. ? ? ?STR R0, [R1] ? ? ? @保存變量值 ?

9. ? ? ?MOV PC, LR ? ? ? ? @程序返回 ?

10. END ?

3.2 C/C++程序訪問匯編程序數據

在匯編程序中聲明的數據可以被C/C++程序所訪問。具體訪問方法/步驟如下：

? ? ?1) 在匯編程序中用EXPORT/GLOBAL偽指令聲明該符號為全局標號，可以被其他文件應用。

? ? ?2) C/C++程序中定義相應數據類型的指針變量。

? ? ?3) 對該指針變量賦值為匯編程序中的全局標號，利用該指針訪問匯編程序中的數據。

假設在匯編程序中定義了一塊內存區域，并保存一串字符，匯編代碼如下：?

[cpp] view plain copy

1. EXPORT Message ? ? ? ?@聲明全局標號 ?

2. Message DCB "HELLO$" ?@定義了5個有效字符，$為結束符

[cpp] view plain copy

1. extern char* Message; ?

2. int MessageLength() ?

3. { ?

4. ? ? int Length = 0; ?

5. ? ? char *pMessage; ? ? ? ? //定義字符指針變量 ?

6. ? ? pMessage = Message; ? ? //指針指向Message 內存塊的首地址 ?

7. ? ? ??

8. ? ? /*while循環，統計字符串的長度*/ ?

9. ? ? while(*pMessage != '$') //$為字符串的結束符 ?

10. ? ? { ?

11. ? ? ? ? Length++; ?

12. ? ? ? ? pMessage++; ?

13. ? ? } ?

14. ? ? return(Length); //返回字符串的長度 ?

15. } ?

4. 匯編與C/C++程序的函數相互調用

C/C++程序和ARM匯編程序之間相互調用必須遵守ATPCS(ARM/Thumb Procedure Call Standard)規則。使用ADS的C語言編譯器編譯的C語言子程序會自動滿足用戶指定的ATPCS類型。而對于匯編語言來說，完全要依賴用戶來保證各個子程序滿足選定的ATPCS類型。具體來說，匯編程序必須滿足以下3個條件才能實現與C語言的相互調用：

1) 在子程序編寫時必須遵守相應的ATPCS規則。

2) 堆棧的使用要遵守相應的ATPCS規則。

3) 在匯編編譯器中使用-atpcs選項。

4.1 ATPCS基本規則

ATPCS基本規則見ATPCS。

4.2 C程序調用匯編程序

匯編程序的設置要遵循ATPCS規則，保證程序調用時參數的正確傳遞，在這種情況下，C程序可以調用匯編子函數。C程序調用匯編程序的方法如下：

1) 匯編程序中使用EXPORT偽指令聲明本子程序可外部使用，使其他程序可調用該子程序。

2) 在C語言程序中使用extern關鍵字聲明外部函數(聲明要調用的匯編子程序)，才可調用此匯編的子程序。

[cpp] view plain copy

1. #include ?

2. extern void strcopy(char *d, const char *s);?

//聲明外部函數，即要調用的匯編子程序 ?

3. int main(void) ?

4. { ?

5. ? ? const char *srcstr = "First ource"; ? ? ? ? ?//定義字符串常量 ?

6. ? ? char dststr[] = "Second string-destination"; //定義字符串變量 ?

7. ? ? printf("Before copying：\n"); ?

8. ? ? printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); ?

//顯示源字符串和目標字符串的內容 ?

9. ? ? strcopy(dststr, srcstr); ?//調用匯編子程序R0=dststr, R1=srcstr ?

10. ? ? printf("After copying：\n"); ?

11. ? ? printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); ?//顯示復制后的結果 ?

12. ? ? return(0); ?

13. } ?

strcopy實現代碼如下：

[cpp] view plain copy

1. ? ? ? AREA Example, CODE, READONLY @聲明代碼段Example ?

2. ? ? ? EXPORT strcopy ? ? ?@聲明strcopy，以便外部函數調用 ?

3. ??

4. strcopy ? ? @ R0為目標字符串的地址, R1為源字符串的地址 ?

5. ??

6. ? ? ? LDRB R2, [R1], #1 ? ?@讀取字節數據，源地址加1 ?

7. ? ? ? STRB R2, [R0], #1 ? ?@保存讀取的1字節數據，目標地址加1 ?

8. ? ? ? CMP R2, #0 ? ? ? ? ? @判斷字符是否復制完畢 ?

9. ? ? ? BNE strcopy ? ? ? ? ?@沒有復制完，繼續循環復制 ?

10. ? ? MOV PC, LR ??

4.3 匯編程序調用C程序

匯編程序設置要遵循APTCS規則，保證程序調用時參數的正確傳遞。匯編程序調用C程序的方法如下：

• 在匯編程序中使用IMPORT偽指令聲明將要調用的C程序函數。

• 在調用C程序時，要正確設置入口參數，然后使用BL指令調用。

[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個變量的和 ?

4. } ?

[cpp] view plain copy

1. ?AREA Example, CODE, READONLY ?

2. ? IMPORT sum ? ? ?@ 聲明外部標號sum，即C函數sum() ?

3. ? EXPORT CALLSUM ?

4. ? UM ?

5. ? ? ?STMFD SP!, {LR} @LR寄存器入棧 ?

6. ? ? ?MOV R0, #1 ? ? ? ? @設置sum函數入口參數，R0為參數a ?

7. ? ? ?MOV R1, #2 ? ? ? ? @R1為參數b ?

8. ? ? ?MOV R2, #3 ? ? ? ? @R2為參數c ?

9. ? ? ?MOV R3, #5 ? ? ? ? @參數 e=5，保存到堆棧中 ?

10. ? ? ?STR R3, {SP, #-4}! ?

11. ? ? ?MOV R3, #4 ? ? ? ? @R3為參數d, d=4 ?

12. ? ? ?BL sum ? ? ? ? ? ? @調用C程序中的sum函數，結果放在R0中 ?

13. ? ? ?ADD SP, SP, #4 ? ? @調整堆棧指針 ?

14. ? ? ?LDMFD SP, {PC} ? ? @程序返回 ?

15. END ?

以上程序使用了5個參數，分別使用寄存器R0存儲第1個參數，R1存儲第2個參數，R2存儲第3個參數，R3存儲第4個參數，第5個參數利用堆棧傳送。由于利用了堆棧傳遞參數，在程序調用結束后要調整堆棧指針。匯編程序中調用了C程序的sum子函數，實現了1+2+3+4+5，最后相加結果保存在R0寄存器中。

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總結

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