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主题:Visual C++中调用汇编语言的研究与实现

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等级:青蜂侠 帖子:1393 积分:14038 威望:0 精华:0 注册:2010-11-12 11:08:23
Visual C++中调用汇编语言的研究与实现  发帖心情 Post By:2010-12-10 15:27:05

摘要:本文讨论了汇编语言在Visual C++中应用的常用方法,介绍了嵌入式汇编方法的格式和模块调用方法的协议、约定及实现步骤,并结合课题介绍了通过数组借助指针实现C++与汇编语言的混合编程的一种新的方法。
关键字:Visual C++;  汇编语言;  混合编程

 
1 引言
    Visual C++ 是当今最流行的软件开发工具之一,它可以实现可视化编程和支持面向对象的编程技术。通常在软件开发的过程中,大部分程序采用高级语言编写,以提高程序的开发效率,但在某些部分,例如程序的关键部分、运行次数很多的部分、运行速度要求很高的部分或直接访问硬件的部分等利用汇编语言编写,以提高程序的运行效率。为了满足两方面的要求,人们在开发的过程中将两种语言进行混合编程,这种方法使两种语言相互调用,进行参数传递,共享数据结构和数据信息,充分发挥了各种语言的特点和优势,大大提高了应用软件的效率。因此,正确掌握Visual C++与汇编语言的接口技术对软件开发是十分必要的。

2 Visual C++调用汇编语言的常用方法
    通常有两种方法可以实现Visual C++调用汇编语言。一种方法是在从C++语言中直接使用汇编语句,即嵌入式汇编;另一种方法是用两种语言分别编写独立的程序模块,汇编语言编写的源代码汇编产生目标代码OBJ文件,将C++源程序和OBJ文件组建工程文件,然后进行编译和连接,生成可执行文件.EXE。
2.1 VC++中嵌入汇编语句的方法
    嵌入式汇编又称行内汇编,Visual C++提供了嵌入式汇编功能,允许在C++源程序中直接插入汇编语言指令的语句,可以直接访问C++语言程序中定义的常量、变量和函数,而不用考虑二者之间的接口,从而避免了汇编语言和C++语言之间复杂的接口问题,提高了程序设计效率。
嵌入汇编语言指令采用__asm关键字,嵌入汇编格式:__asm{ 指令 },采用花括号的汇编语言程序段形式。具体应用通常采用两种方式,第一种方式:__asm { 汇编程序段 }, 如下所示:__asm
{
mov eax,5h
mov ecx,7h
add eax,ecx
}
另一种方式:每一条汇编语句前添加“__asm”标记,格式:__asm 汇编语句,如下所示:
__asm mov eax,5h
__asm mov ecx,7h
__asm add eax,ecx
    在Turbo C环境中C语言程序含有嵌入式汇编语言语句时,C编译器首先将C代码的源程序(.c)编译成汇编语言源程序(.asm)。然后激活汇编程序Turbo Assembler将产生的汇编语言源文件编译成目标文件(.obj),最后激活Tlink将目标文件链接成可执行文件(.exe)。Visual C++ 中嵌入汇编语句的编译没有Turbo C那样复杂,它直接支持嵌入汇编方式,不需要独立的汇编系统和另外的连接步骤。因此Visual C++中嵌入汇编比Turbo C中嵌入汇编进行编译连接更为简单方便。
2.2 采用模块调用的方法
    采用模块调用方式,要协调命名、调用、参数传递和返回等进行约定。
(1)  采用一致的调用协议
    Visual C++语言具有三种调用协议:_cdecl、_stdcall和_fastcall。MASM汇编语言利用“语言类型”确定调用协议和命名约定,支持的语言类型有:C、SYSCALL、STDCALL、PASCAL、BASIC和FORTRAN。
    Visual C++与汇编语言混合编程通常利用堆栈进行参数传递,调用协议决定利用堆栈的方法和命名约定,两者要一致,通常Visual C++采用_cdecl调用协议,MASN汇编语言采用C语言调用协议。
(2)  入口参数和返回参数的约定
    不论何种整数类型进行参数传递时都扩展成32位,Visual C++中没有远、近调用之分,所有调用都是32位的偏移地址,所有的地址参数也都是32位偏移地址,在堆栈中占4个字节。图1给出了采用C++语言调用协议的堆栈示意图。参数返回时,对于小于等于32位的数据扩展为32位,存放在EAX寄存器中返回;4-8个字节的返回值存放在EDX、.EAX寄存器中返回;更大字节数据则将它们的地址指针存放在EAX中返回。

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    (3)  声明公用函数名和变量名
    对Visual C++和汇编语言使用的公用函数和变量应该进行声明,并且标识符应该一致,C++语言对标识符区分字母的大小写,而汇编不区分大小写。在Visual C++语言程序中,采用extern “C”{  }对所调用的函数和变量给予说明。说明形式如下:
    对函数的说明:extern “C” { 返回值类型 调用协议 函数名称(参数类型表);}
    对变量的说明:extern “C” { 变量类型 变量名;}
    汇编语言程序中供外部使用的标识符应该标识PUBLIC属性,使用外部标识符应该用extern说明。
 2.3 模块调用混合编程的实现步骤
    采用模块调用方式进行混合编程一般执行的步骤如下:(1)建立C++源程序(.cpp);(2)建立汇编语言源程序,并把汇编语言汇编成.obj文件;(3)建立工程文件.prj,将C++源程序和.obj文件放入该工程项目;(4)对工程文件进行编译、连接,生成可执行文件.exe。
    在与Visual C++混合编程的汇编语言过程中,编程环境是32位的,应该注意与16位MS-DOS环境的区别,在这种环境下的寄存器是32位的,因此汇编语言过程存取堆栈应该使用32位寄存器EBP进行相对寻址,而不是采用BP。汇编语言简化段定义的格式应该采用flat模式,并且汇编时采用选项/coff,ML命令的选项/coff使得产生的.obj文件采用32位的格式。
3 在Visual C++中调用汇编语言的第三种方法
    通常以上两种方法就能够实现C++与汇编语言混合编程,但是在一些特殊的情况下,用这两种方法却不能满足功能的需要,我们提出了一种新的方法实现二者的混合编程:通过数组借助指针实现二者的混合编程。下面结合我们开发的课题――数控系统逻辑控制系统软件开发,来进行具体说明。
    该课题在Visual C++ 6.0的环境下进行开发的,上层采用C++语言,最底层采用了汇编语言,在C++语言中要调用汇编语言的编译的结果,并进行回填,如果用通用的混合编程方法无法实现二者的调用,因为底层汇编语言是把所有的逻辑运算功能指令汇编在一起,而在C++语言中根据需要在需要的地方调用汇编语言中的某一功能模块,因此对汇编语言编译后的.OBJ文件无法进行控制。具体实现方法如下:
    (1)把包括所有的逻辑指令的汇编语句编成一个汇编模块程序,在汇编编译器(如masm 6.x)中将汇编程序编译成.OBJ文件。
    (2)将汇编生成的机代码放在一个数组中,
例如定义一个数组变量unsigned char OBJMOD[1241]。
     (3)定义多个指针类型变量指向OBJMOD数组元素的地址,该地址对应每个汇编功能模块的首地址,如定义一个指针变量unsigned char *LIBC21=&OBJMOD[869]。
     (4)通过函数COPILE(*pModal)模块,例如编译汇编LIBC21功能模块时,通过调用COPILE(LIBC21) 函数,把汇编编译生成的机代码分别传递到工作区域WKAREA中,通过WKAREA[POSIRR]=BUFRIS[PTRIS]来实现二次填充,把汇编机代码中改写的内容改写成需要的地址或值,最后通过调用一系列函数,把结果保存到文件中。
     本课题采用这种方法实现了C++和汇编语言的混合编程,从而实现C++语言与汇编语言的无缝结合。
4 结束语
    Visual C++和汇编语言混合编程可以实现优势互补,尤其用在高级语言开发底层软件方面,例如用Visual C++6.0环境开发数控软件PLC的控制功能,这种优势更为明显,具有很好的实际应用价值。


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