The Fourth Dimension Space

枯叶北风寒,忽然年以残,念往昔,语默心酸。二十光阴无一物,韶光贱,寐难安; 不畏形影单,道途阻且慢,哪曲折,如渡飞湍。斩浪劈波酬壮志,同把酒,共言欢! -如梦令

C++内嵌汇编相关

一、 优点

        使用内联汇编可以在 C/C++ 代码中嵌入汇编语言指令,而且不需要额外的汇编和连接步骤。在 Visual C++ 中,内联汇编是内置的编译器,因此不需要配置诸如 MASM 一类的独立汇编工具。这里,我们就以 Visual Studio .NET 2003 为背景,介绍在 Visual C++ 中使用内联汇的相关知识(如果是早期的版本,可能会有些许出入)。

        内联汇编代码可以使用 C/C++ 变量和函数,因此它能非常容易地整合到 C/C++ 代码中。它能做一些对于单独使用 C/C++ 来说非常笨重或不可能完成的任务。

        内联汇编的用途包括:

        * 使用汇编语言编写特定的函数;
* 编写对速度要求非常较高的代码;
* 在设备驱动程序中直接访问硬件;
* 编写 naked 函数的初始化和结束代码。


二、 关键字

        使用内联汇编要用到 __asm 关键字,它可以出现在任何允许 C/C++ 语句出现的地方。我们来看一些例子:

        * 简单的 __asm 块:

            __asm
{
MOV AL, 2
MOV DX, 0xD007
OUT AL, DX
}

        * 在每条汇编指令之前加 __asm 关键字:

            __asm MOV AL, 2
__asm MOV DX, 0xD007
__asm OUT AL, DX

        * 因为 __asm 关键字是语句分隔符,所以可以把多条汇编指令放在同一行:

            __asm MOV AL, 2      __asm MOV DX, 0XD007      __asm OUT AL, DX

        显然,第一种方法与 C/C++ 的风格很一致,并且把汇编代码和 C/C++ 代码清楚地分开,还避免了重复输入 __asm 关键字,因此推荐使用第一种方法。

        不像在 C/C++ 中的“{}”,__asm 块的“{}”不会影响 C/C++ 变量的作用范围。同时,__asm 块可以嵌套,而且嵌套也不会影响变量的作用范围。

        为了与低版本的 Visual C++ 兼容,_asm 和 __asm 具有相同的意义。另外,Visual C++ 支持标准 C++ 的 asm 关键字,但是它不会生成任何指令,它的作用仅限于使编译器不会出现编译错误。要使用内联汇编,必须使用 __asm 而不是 asm 关键字。


三、 汇编语言

1. 指令集

        内联汇编支持 Intel Pentium 4 和 AMD Athlon 的所有指令。更多其它处理器的指令可以通过 _EMIT 伪指令来创建(_EMIT 伪指令说明见下文)。

2. MASM 表达式

        在内联汇编代码中,可以使用所有的 MASM 表达式(MASM 表达式是指用来计算一个数值或一个地址的操作符和操作数的组合)。

3. 数据指示符和操作符

        虽然 __asm 块中允许使用 C/C++ 的数据类型和对象,但它不能使用 MASM 指示符和操作符来定义数据对象。这里特别指出,__asm 块中不允许 MASM 中的定义指示符(DB、DW、DD、DQ、DT 和 DF),也不允许使用 DUP 和 THIS 操作符。MASM 中的结构和记录也不再有效,内联汇编不接受 STRUC、RECORD、WIDTH 或者 MASK。

4. EVEN 和 ALIGN 指示符

        尽管内联汇编不支持大多数 MASM 指示符,但它支持 EVEN 和 ALIGN。当需要的时候,这些指示符在汇编代码里面加入 NOP 指令(空操作)使标号对齐到特定边界。这样可以使某些处理器取指令时具有更高的效率。

5. MASM 宏指示符

        内联汇编不是宏汇编,不能使用 MASM 宏指示符(MACRO、REPT、IRC、IRP 和 ENDM)和宏操作符(<>、!、&、% 和 .TYPE)。

6. 段

        必须使用寄存器而不是名称来指明段(段名称“_TEXT”是无效的)。并且,段跨越必须显式地说明,如 ES:[EBX]。

7. 类型和变量大小

        在内联汇编中,可以用 LENGTH、SIZE 和 TYPE 来获取 C/C++ 变量和类型的大? ?

        * LENGTH 操作符用来取得 C/C++ 中数组的元素个数(如果不是一个数组,则结果为 1)。
* SIZE 操作符可以获取 C/C++ 变量的大小(一个变量的大小是 LENGTH 和 TYPE 的乘积)。
* TYPE 操作符可以返回 C/C++ 类型和变量的大小(如果变量是一个数组,它得到的是数组中单个元素的大小)。

        例如,程序中定义了一个 8 维的整数型变量:

            int iArray[8];

        下面是 C 和汇编表达式中得到的 iArray 及其元素的相关值:

            __asm                       C                                       Size

            LENGTH iArray               sizeof(iArray)/sizeof(iArray[0])        8
SIZE iArray                 sizeof(iArray)                          32
TYPE iArray                 sizeof(iArray[0])                       4

8. 注释

        内联汇编中可以使用汇编语言的注释,即“;”。例如:

            __asm MOV EAX, OFFSET pbBuff      ; Load address of pbBuff

        因为 C/C++ 宏将会展开到一个逻辑行中,为了避免在宏中使用汇编语言注释带来的混乱,内联汇编也允许使用 C/C++ 风格的注释。

9. _EMIT 伪指令

        _EMIT 伪指令相当于 MASM 中的 DB,但是 _EMIT 一次只能在当前代码段(.text 段)中定义一个字节。例如:

            __asm
{
JMP _CodeLabel

                _EMIT 0x00            ; 定义混合在代码段的数据
_EMIT 0x01

            _CodeLabel:               ; 这里是代码
_EMIT 0x90            ; NOP指令
}

10. 寄存器使用

        一般来说,不能假定某个寄存器在 __asm 块开始的时候有已知的值。寄存器的值将不能保证会从 __asm 块保留到另外一个 __asm 块中。

        如果一个函数声明为 __fastcall 调用方式,则其参数将通过寄存器而不是堆栈来传递。这将会使 __asm 块产生问题,因为函数无法被告知哪个参数在哪个寄存器中。如果函数接收了 EAX 中的参数并立即储存一个值到 EAX 中的话,原来的参数将丢失掉。另外,在所有声明为 __fastcall 的函数中,ECX 寄存器是必须一直保留的。为了避免以上的冲突,包含 __asm 块的函数不要声明为 __fastcall 调用方式。

        * 提示:如果使用 EAX、EBX、ECX、EDX、ESI 和 EDI 寄存器,你不需要保存它。但如果你用到了 DS、SS、SP、BP 和标志寄存器,那就应该用 PUSH 保存这些寄存器。

        * 提示:如果程序中改变了用于 STD 和 CLD 的方向标志,必须将其恢复到原来的值。


四、 使用 C/C++ 元素

1. 可用的 C/C++ 元素

        C/C++ 与汇编语言可以混合使用,在内联汇编中可以使用 C/C++ 变量以及很多其它的 C/C++ 元素,包括:

        * 符号,包括标号、变量和函数名;
* 常量,包括符号常量和枚举型成员;
* 宏定义和预处理指示符;
* 注释,包括“/**/”和“//”;
* 类型名,包括所有 MASM 中合法的类型;
* typedef 名称,通常使用 PTR 和 TYPE 操作符,或者使用指定的的结构或枚举成员。

        在内联汇编中,可以使用 C/C++ 或汇编语言的基数计数法。例如,0x100 和 100H 是相等的。

2. 操作符使用

        内联汇编中不能使用诸如“<<”一类的 C/C++ 操作符。但是,C/C++ 和 MASM 共有的操作符(比如“*”和“[]”操作符),都被认为是汇编语言的操作符,是可以使用的。举个例子:

            int iArray[10];

            __asm MOV iArray[6], BX                 ; Store BX at iArray + 6 (Not scaled)
iArray[6] = 0;                          // Store 0 at iArray+12 (Scaled)

        * 提示:在内联汇编中,可以使用 TYPE 操作符使其与 C/C++ 一致。比如,下面两条语句是一样的:

            __asm MOV iArray[6 * TYPE int], 0       ; Store 0 at iArray + 12
iArray[6] = 0;                          // Store 0 at iArray + 12

3. C/C++ 符号使用

        在 __asm 块中可以引用所有在作用范围内的 C/C++ 符号,包括变量名称、函数名称和标号。但是不能访问 C++ 类的成员函数。

        下面是在内联汇编中使用 C/C++ 符号的一些限制:

        * 每条汇编语句只能包含一个 C/C++ 符号。在一条汇编指令中,多个符号只能出现在 LENGTH、TYPE 或 SIZE 表达式中。
* 在 __asm 块中引用函数必须先声明。否则,编译器将不能区别 __asm 块中的函数名和标号。
* 在 __asm 块中不能使用对于 MASM 来说是保留字的 C/C++ 符号(不区分大小写)。MASM 保留字包含指令名称(如 PUSH)和寄存器名称(如 ESI)等。
* 在 __asm 块中不能识别结构和联合标签。

4. 访问 C/C++ 中的数据

        内联汇编的一个非常大的方便之处是它可以使用名称来引用 C/C++ 变量。例如,如果 C/C++ 变量 iVar 在作用范围内:

            __asm MOV EAX, iVar      ; Stores the value of iVar in EAX

        如果 C/C++ 中的类、结构或者枚举成员具有唯一的名称,则在 __asm 块中可以只通过成员名称来访问(省略“.”操作符之前的变量名或 typedef 名称)。然而,如果成员不是唯一的,你必须在“.”操作符之前加上变量名或 typedef 名称。例如,下面的两个结构都具有 SameName 这个成员变量:

            struct FIRST_TYPE
{
char *pszWeasel;
int SameName;
};

            struct SECOND_TYPE
{
int iWonton;
long SameName;
};

        如果按下面方式声明变量:

            struct FIRST_TYPE ftTest;
struct SECOND_TYPE stTemp;

        那么,所有引用 SameName 成员的地方都必须使用变量名,因为 SameName 不是唯一的。另外,由于上面的 pszWeasel 变量具有唯一的名称,你可以仅仅使用它的成员名称来引用它:

            __asm
{
MOV EBX, OFFSET ftTest
MOV ECX, [EBX]ftTest.SameName           ; 必须使用“ftTest”
MOV ESI, [EBX]. pszWeasel               ; 可以省略“ftTest”
}

        * 提示:省略变量名仅仅是为了书写代码方便,生成的汇编指令还是一样的。

5. 用内联汇编写函数

        如果用内联汇编写函数的话,要传递参数和返回一个值都是非常容易的。看下面的例子,比较一下用独立汇编和内联汇编写的函数:

            ; PowerAsm.asm
; Compute the power of an integer

            PUBLIC          GetPowerAsm
_TEXT           SEGMENT WORD PUBLIC 'CODE'
GetPowerAsm PROC
PUSH        EBP                 ; Save EBP
MOV         EBP, ESP            ; Move ESP into EBP so we can refer
; to arguments on the stack
MOV         EAX, [EBP+4]        ; Get first argument
MOV         ECX, [EBP+6]        ; Get second argument
SHL         EAX, CL             ; EAX = EAX * (2 ^ CL)
POP         EBP                 ; Restore EBP
RET                         ; Return with sum in EAX
GetPowerAsm ENDP
_TEXT           ENDS
END

        C/C++ 函数一般用堆栈来传递参数,所以上面的函数中需要通过堆栈位置来访问它的参数(在 MASM 或其它一些汇编工具中,也允许通过名称来访问堆栈参数和局部堆栈变量)。

        下面的程序是使用内联汇编写的:

            // PowerC.c

            #i nclude <Stdio.h>

            int GetPowerC(int iNum, int iPower);

            int main()
{
printf("3 times 2 to the power of 5 is %d\n", GetPowerC( 3, 5));
}

            int GetPowerC(int iNum, int iPower)
{
__asm
{
MOV EAX, iNum       ; Get first argument
MOV ECX, iPower ; Get second argument
SHL EAX, CL         ; EAX = EAX * (2 to the power of CL)
}
// Return with result in EAX
}

        使用内联汇编写的 GetPowerC 函数可以通过参数名称来引用它的参数。由于 GetPowerC 函数没有执行 C 的 return 语句,所以编译器会给出一个警告信息,我们可以通过 #pragma warning 禁止生成这个警告。

        内联汇编的其中一个用途是编写 naked 函数的初始化和结束代码。对于一般的函数,编译器会自动帮我们生成函数的初始化(构建参数指针和分配局部变量等)和结束代码(平衡堆栈和返回一个值等)。 使用内联汇编,我们可以自己编写干干净净的函数。当然,此时我们必须自己动手做一些有关函数初始化和扫尾的工作。例如:

            void __declspec(naked) MyNakedFunction()
{
// Naked functions must provide their own prolog.
__asm
{
PUSH EBP
MOV ESP, EBP
SUB ESP, __LOCAL_SIZE
}

                .
.
.

                // And we must provide epilog.
__asm
{
POP EBP
RET
}
}

6. 调用 C/C++ 函数

        内联汇编中调用声明为 __cdecl 方式(默认)的 C/C++ 函数必须由调用者清除参数堆栈,下面是一个调用 C/C++ 函数例子:

            #i nclude <Stdio.h>

            char szFormat[] = "%s %s\n";
char szHello[] = "Hello";
char szWorld[] = " world";

            void main()
{
__asm
{
MOV         EAX, OFFSET szWorld
PUSH        EAX
MOV         EAX, OFFSET szHello
PUSH        EAX
MOV         EAX, OFFSET szFormat
PUSH        EAX
CALL        printf

                    // 压入了 3 个参数在堆栈中,调用函数之后要调整堆栈
ADD         ESP, 12
}
}

        * 提示:参数是按从右往左的顺序压入堆栈的。

        如果调用 __stdcall 方式的函数,则不需要自己清除堆栈。因为这种函数的返回指令是 RET n,会自动清除堆栈。大多数 Windows API 函数均为 __stdcall 调用方式(仅除 wsprintf 等几个之外),下面是一个调用 MessageBox 函数的例子:

            #i nclude <Windows.h>

            TCHAR g_tszAppName[] = TEXT("API Test");

            void main()
{
TCHAR tszHello[] = TEXT("Hello, world!");

                __asm
{
PUSH        MB_OK OR MB_ICONINFORMATION
PUSH        OFFSET g_tszAppName             ; 全局变量用 OFFSET
LEA         EAX, tszHello                   ; 局部变量用 LEA
PUSH        EAX
PUSH        0
CALL        DWORD PTR [MessageBox]      &

//****************************************************************************

转自:http://hi.baidu.com/xocoder/blog/item/55dd5a12975d6a28dd5401e7.html

posted on 2010-04-04 02:11 abilitytao 阅读(278) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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