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-- 發(fā)布時(shí)間：2010-12-10 15:27:05
-- Visual C++中調(diào)用匯編語(yǔ)言的研究與實(shí)現(xiàn)
摘要：本文討論了匯編語(yǔ)言在Visual C++中應(yīng)用的常用方法，介紹了嵌入式匯編方法的格式和模塊調(diào)用方法的協(xié)議、約定及實(shí)現(xiàn)步驟，并結(jié)合課題介紹了通過(guò)數(shù)組借助指針實(shí)現(xiàn)C++與匯編語(yǔ)言的混合編程的一種新的方法。
關(guān)鍵字：Visual C++； 匯編語(yǔ)言； 混合編程
1 引言
Visual C++ 是當(dāng)今最流行的軟件開(kāi)發(fā)工具之一，它可以實(shí)現(xiàn)可視化編程和支持面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)。通常在軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，大部分程序采用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，以提高程序的開(kāi)發(fā)效率，但在某些部分，例如程序的關(guān)鍵部分、運(yùn)行次數(shù)很多的部分、運(yùn)行速度要求很高的部分或直接訪(fǎng)問(wèn)硬件的部分等利用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，以提高程序的運(yùn)行效率。為了滿(mǎn)足兩方面的要求，人們?cè)陂_(kāi)發(fā)的過(guò)程中將兩種語(yǔ)言進(jìn)行混合編程，這種方法使兩種語(yǔ)言相互調(diào)用，進(jìn)行參數(shù)傳遞，共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)信息，充分發(fā)揮了各種語(yǔ)言的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，大大提高了應(yīng)用軟件的效率。因此，正確掌握Visual C++與匯編語(yǔ)言的接口技術(shù)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)是十分必要的。
2 Visual C++調(diào)用匯編語(yǔ)言的常用方法
通常有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)Visual C++調(diào)用匯編語(yǔ)言。一種方法是在從C++語(yǔ)言中直接使用匯編語(yǔ)句，即嵌入式匯編；另一種方法是用兩種語(yǔ)言分別編寫(xiě)?yīng)毩⒌某绦蚰K，匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源代碼匯編產(chǎn)生目標(biāo)代碼OBJ文件，將C++源程序和OBJ文件組建工程文件，然后進(jìn)行編譯和連接，生成可執(zhí)行文件.EXE。
2.1 VC++中嵌入?yún)R編語(yǔ)句的方法
嵌入式匯編又稱(chēng)行內(nèi)匯編，Visual C++提供了嵌入式匯編功能，允許在C++源程序中直接插入?yún)R編語(yǔ)言指令的語(yǔ)句，可以直接訪(fǎng)問(wèn)C++語(yǔ)言程序中定義的常量、變量和函數(shù)，而不用考慮二者之間的接口，從而避免了匯編語(yǔ)言和C++語(yǔ)言之間復(fù)雜的接口問(wèn)題，提高了程序設(shè)計(jì)效率。
嵌入?yún)R編語(yǔ)言指令采用__asm關(guān)鍵字，嵌入?yún)R編格式：__asm{ 指令 }，采用花括號(hào)的匯編語(yǔ)言程序段形式。具體應(yīng)用通常采用兩種方式，第一種方式：__asm { 匯編程序段 }, 如下所示：__asm
{
mov eax,5h
mov ecx,7h
add eax,ecx
}
另一種方式：每一條匯編語(yǔ)句前添加“__asm”標(biāo)記，格式：__asm 匯編語(yǔ)句，如下所示：
__asm mov eax,5h
__asm mov ecx,7h
__asm add eax,ecx
在Turbo C環(huán)境中C語(yǔ)言程序含有嵌入式匯編語(yǔ)言語(yǔ)句時(shí)，C編譯器首先將C代碼的源程序（.c）編譯成匯編語(yǔ)言源程序（.asm）。然后激活匯編程序Turbo Assembler將產(chǎn)生的匯編語(yǔ)言源文件編譯成目標(biāo)文件（.obj），最后激活Tlink將目標(biāo)文件鏈接成可執(zhí)行文件（.exe）。Visual C++ 中嵌入?yún)R編語(yǔ)句的編譯沒(méi)有Turbo C那樣復(fù)雜，它直接支持嵌入?yún)R編方式，不需要獨(dú)立的匯編系統(tǒng)和另外的連接步驟。因此Visual C++中嵌入?yún)R編比Turbo C中嵌入?yún)R編進(jìn)行編譯連接更為簡(jiǎn)單方便。
2.2 采用模塊調(diào)用的方法
采用模塊調(diào)用方式，要協(xié)調(diào)命名、調(diào)用、參數(shù)傳遞和返回等進(jìn)行約定。
(1) 采用一致的調(diào)用協(xié)議
Visual C++語(yǔ)言具有三種調(diào)用協(xié)議：_cdecl、_stdcall和_fastcall。MASM匯編語(yǔ)言利用“語(yǔ)言類(lèi)型”確定調(diào)用協(xié)議和命名約定，支持的語(yǔ)言類(lèi)型有：C、SYSCALL、STDCALL、PASCAL、BASIC和FORTRAN。
Visual C++與匯編語(yǔ)言混合編程通常利用堆棧進(jìn)行參數(shù)傳遞，調(diào)用協(xié)議決定利用堆棧的方法和命名約定，兩者要一致，通常Visual C++采用_cdecl調(diào)用協(xié)議，MASN匯編語(yǔ)言采用C語(yǔ)言調(diào)用協(xié)議。
(2) 入口參數(shù)和返回參數(shù)的約定
不論何種整數(shù)類(lèi)型進(jìn)行參數(shù)傳遞時(shí)都擴(kuò)展成32位，Visual C++中沒(méi)有遠(yuǎn)、近調(diào)用之分，所有調(diào)用都是32位的偏移地址，所有的地址參數(shù)也都是32位偏移地址，在堆棧中占4個(gè)字節(jié)。圖1給出了采用C++語(yǔ)言調(diào)用協(xié)議的堆棧示意圖。參數(shù)返回時(shí)，對(duì)于小于等于32位的數(shù)據(jù)擴(kuò)展為32位，存放在EAX寄存器中返回；4－8個(gè)字節(jié)的返回值存放在EDX、.EAX寄存器中返回；更大字節(jié)數(shù)據(jù)則將它們的地址指針存放在EAX中返回。
(3) 聲明公用函數(shù)名和變量名
對(duì)Visual C++和匯編語(yǔ)言使用的公用函數(shù)和變量應(yīng)該進(jìn)行聲明，并且標(biāo)識(shí)符應(yīng)該一致，C++語(yǔ)言對(duì)標(biāo)識(shí)符區(qū)分字母的大小寫(xiě)，而匯編不區(qū)分大小寫(xiě)。在Visual C++語(yǔ)言程序中，采用extern “C”{ }對(duì)所調(diào)用的函數(shù)和變量給予說(shuō)明。說(shuō)明形式如下：
對(duì)函數(shù)的說(shuō)明：extern “C” { 返回值類(lèi)型 調(diào)用協(xié)議 函數(shù)名稱(chēng)（參數(shù)類(lèi)型表）；}
對(duì)變量的說(shuō)明：extern “C” { 變量類(lèi)型 變量名；}
匯編語(yǔ)言程序中供外部使用的標(biāo)識(shí)符應(yīng)該標(biāo)識(shí)PUBLIC屬性，使用外部標(biāo)識(shí)符應(yīng)該用extern說(shuō)明。
2.3 模塊調(diào)用混合編程的實(shí)現(xiàn)步驟
采用模塊調(diào)用方式進(jìn)行混合編程一般執(zhí)行的步驟如下：（1）建立C＋＋源程序(.cpp)；（2）建立匯編語(yǔ)言源程序，并把匯編語(yǔ)言匯編成.obj文件；（3）建立工程文件.prj，將C++源程序和.obj文件放入該工程項(xiàng)目；（4）對(duì)工程文件進(jìn)行編譯、連接，生成可執(zhí)行文件.exe。
在與Visual C++混合編程的匯編語(yǔ)言過(guò)程中，編程環(huán)境是32位的，應(yīng)該注意與16位MS-DOS環(huán)境的區(qū)別，在這種環(huán)境下的寄存器是32位的，因此匯編語(yǔ)言過(guò)程存取堆棧應(yīng)該使用32位寄存器EBP進(jìn)行相對(duì)尋址，而不是采用BP。匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)化段定義的格式應(yīng)該采用flat模式，并且匯編時(shí)采用選項(xiàng)/coff，ML命令的選項(xiàng)/coff使得產(chǎn)生的.obj文件采用32位的格式。
3 在Visual C++中調(diào)用匯編語(yǔ)言的第三種方法
通常以上兩種方法就能夠?qū)崿F(xiàn)C++與匯編語(yǔ)言混合編程，但是在一些特殊的情況下，用這兩種方法卻不能滿(mǎn)足功能的需要，我們提出了一種新的方法實(shí)現(xiàn)二者的混合編程：通過(guò)數(shù)組借助指針實(shí)現(xiàn)二者的混合編程。下面結(jié)合我們開(kāi)發(fā)的課題――數(shù)控系統(tǒng)邏輯控制系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)，來(lái)進(jìn)行具體說(shuō)明。
該課題在Visual C++ 6.0的環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，上層采用C++語(yǔ)言，最底層采用了匯編語(yǔ)言，在C++語(yǔ)言中要調(diào)用匯編語(yǔ)言的編譯的結(jié)果，并進(jìn)行回填，如果用通用的混合編程方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)二者的調(diào)用，因?yàn)榈讓訁R編語(yǔ)言是把所有的邏輯運(yùn)算功能指令匯編在一起，而在C++語(yǔ)言中根據(jù)需要在需要的地方調(diào)用匯編語(yǔ)言中的某一功能模塊，因此對(duì)匯編語(yǔ)言編譯后的.OBJ文件無(wú)法進(jìn)行控制。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：
（1）把包括所有的邏輯指令的匯編語(yǔ)句編成一個(gè)匯編模塊程序，在匯編編譯器（如masm 6.x）中將匯編程序編譯成.OBJ文件。
（2）將匯編生成的機(jī)代碼放在一個(gè)數(shù)組中，
例如定義一個(gè)數(shù)組變量unsigned char OBJMOD[1241]。
（3）定義多個(gè)指針類(lèi)型變量指向OBJMOD數(shù)組元素的地址，該地址對(duì)應(yīng)每個(gè)匯編功能模塊的首地址，如定義一個(gè)指針變量unsigned char *LIBC21=&OBJMOD[869]。
（4）通過(guò)函數(shù)COPILE(*pModal)模塊，例如編譯匯編LIBC21功能模塊時(shí)，通過(guò)調(diào)用COPILE(LIBC21) 函數(shù)，把匯編編譯生成的機(jī)代碼分別傳遞到工作區(qū)域WKAREA中，通過(guò)WKAREA[POSIRR]=BUFRIS[PTRIS]來(lái)實(shí)現(xiàn)二次填充，把匯編機(jī)代碼中改寫(xiě)的內(nèi)容改寫(xiě)成需要的地址或值，最后通過(guò)調(diào)用一系列函數(shù)，把結(jié)果保存到文件中。
本課題采用這種方法實(shí)現(xiàn)了C++和匯編語(yǔ)言的混合編程，從而實(shí)現(xiàn)C++語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的無(wú)縫結(jié)合。
4 結(jié)束語(yǔ)
Visual C++和匯編語(yǔ)言混合編程可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，尤其用在高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)底層軟件方面，例如用Visual C++6.0環(huán)境開(kāi)發(fā)數(shù)控軟件PLC的控制功能，這種優(yōu)勢(shì)更為明顯，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。