C和汇编如何互相调用？

一、gcc 内联汇编

内联汇编即在C中直接使用汇编语句进行编程，使程序可以在C程序中实现C语言不能完成的一些工作，例如，在下面几种情况中必须使用内联汇编或嵌入型汇编。

程序中使用饱和算术运算（Saturating Arithmetic）

程序需要对协处理器进行操作

在C程序中完成对程序状态寄存器的操作

格式：

__asm__ __volatile__（“asm code” ：output ：input ：changed registers）;

asm或__asm__开头，小括号+分号，括号内容写汇编指令。指令+ 用双引号引上。

参数

「asm code」主要填写汇编代码：

“mov r0， r0 ” “mov r1，r1 ” “mov r2，r2”

「output（asm-》C）」用于定义输出的参数，通常只能是变量：

：“constraint” （variable） “constraint”用于定义variable的存放位置： r 表示使用任何可用的寄存器 m 表示使用变量的内存地址 + 可读可写 = 只写 & 表示该输出操作数不能使用输入部分使用过的寄存器，只能用“+&”或“=&”的方式使用

「input（C-》asm）」用于定义输入的参数，可以是变量也可以是立即数：

：“constraint” （variable/immediate） “constraint”用于定义variable的存放位置： r 表示使用任何可用的寄存器（立即数和变量都可以） m 表示使用变量的内存地址 i 表示使用立即数

Note：

使用__asm__和__volatile__表示编译器将不检查后面的内容，而是直接交给汇编器。

如果希望编译器为你优化，__volatile__可以不加

没有asm code也不能省略“”

没有前面的和中间的部分，不可以相应的省略：

没有changed 部分，必须相应的省略：

最后的;不能省略，对于C语言来说这是一条语句

汇编代码必须放在一个字符串内，且字符串中间不能直接按回车换行，可以写成多个字符串，注意中间不能有任何符号，这样就会将两个字符串合并为一个

指令之间必须要换行，还可以使用 使指令在汇编中保持整齐

举例

例1：无参数，无返回值这种情况，output和input可以省略：

asm （ //汇编指令 “mrs r0，cpsr ” “bic r0，r0，#0x80 ” “msr cpsr，r0 ” ）;

例2：有参数 ，有返回值让内联汇编做加法运算，求a+b，结果存在c中

int a =100， b =200， c =0; asm （ “add %0，%1，%2 ” ： “=r”（c） ： “r”（a），“r”（b） ： “memory” ）;

%0 对应变量c%1 对应变量a%2 对应变量b

例3：有参数 2 ，有返回值

让内联汇编做加法运算，求a+b，结果存在sum中，把a-b的存在d中

asm volatile （ “add %［op1］，%［op2］，%［op3］ ” “sub %［op4］，%［op2］，%［op3］ ” ：［op1］“=r”（sum），［op4］“=r”（d） ：［op2］“r”（a），［op3］“r”（b） ：“memory” ）;

%0 对应变量c%1 对应变量a%2 对应变量b

三、ATPCS规则：（ARM、thumber程序调用规范）

为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用，必须为子程序之间的调用规定一定的规则.ATPCS就是ARM程序和THUMB程序中子程序调用的基本规则。

基本ATPCS规定了在子程序调用时的一些基本规则，包括下面3方面的内容：

各寄存器的使用规则及其相应的名称。

数据栈的使用规则。

参数传递的规则。

1. 寄存器的使用必须满足下面的规则：

1）子程序间通过寄存器R0一R3来传递参数，这时，寄存器R0～R3可以记作A1-A4。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3的内容。

2）在子程序中，使用寄存器R4～R11来保存局部变量．这时，寄存器 R4 ～ R11可以记作V1 ～ V8。如果在子程序中使用到了寄存器V1～V8中的某些寄存器，子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须恢复这些寄存器的值；对于子程序中没有用到的寄存器则不必进行这些操作。在Thumb程序中，通常只能使用寄存器R4～R7来保存局部变量。

3）寄存器R12用作过程调用时的临时寄存器（用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出栈）， 记作ip。在子程序间的连接代码段中常有这种使用规则。

4）寄存器R13用作数据栈指针，记作sp。在子程序中寄存器R13不能用作其他用途。寄存器sp在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

5）寄存器R14称为连接寄存器，记作lr。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址，寄存器R14则可以用作其他用途。

6）寄存器R15是程序计数器，记作pc。它不能用作其他用途。

ATPCS下ARM寄存器的命名：

R0a1工作寄存器

R1a2工作寄存器

R2a3工作寄存器

R3a4工作寄存器

R4v1必须保护;局部变量寄存器

R5v2必须保护;局部变量寄存器

R6v3必须保护;局部变量寄存器

R7v4必须保护;局部变量寄存器

R8v5必须保护;局部变量寄存器

R9v6必须保护;局部变量寄存器

R10sl栈限制

R11fp帧指针

R12ip指令指针

R13sp栈指针

R14lr连接寄存器

寄存器别名功能

2、堆栈使用规则：

ATPCS规定堆栈为FD类型，即满递减堆栈。并且堆栈的操作是8字节对齐。

而对于汇编程序来说，如果目标文件中包含了外部调用，则必须满足以下条件：

外部接口的数据栈一定是8位对齐的，也就是要保证在进入该汇编代码后，直到该汇编程序调用外部代码之间，数据栈的栈指针变化为偶数个字;

在汇编程序中使用PRESERVE8伪操作告诉连接器，本汇编程序是8字节对齐的。

3、参数的传递规则：

根据参数个数是否固定，可以将子程序分为参数个数固定的子程序和参数个数可变的子程序。这两种子程序的参数传递规则是不同的。

1.参数个数可变的子程序参数传递规则

对于参数个数可变的子程序，当参数不超过4个时，可以使用寄存器R0~R3来进行参数传递，当参数超过4个时，还可以使用数据栈来传递参数。

在参数传递时，将所有参数看做是存放在连续的内存单元中的字数据。然后，依次将各名字数据传送到寄存器R0，R1，R2，R3; 如果参数多于4个，将剩余的字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。

按照上面的规则，一个浮点数参数可以通过寄存器传递，也可以通过数据栈传递，也可能一半通过寄存器传递，另一半通过数据栈传递。

举例：

void func（a，b，c，d，e） a -- r0 b -- r1 c -- r2 d -- r3 e -- 栈

2.参数个数固定的子程序参数传递规则

对于参数个数固定的子程序，参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同，如果系统包含浮点运算的硬件部件。

浮点参数将按照下面的规则传递：（1）各个浮点参数按顺序处理;（2）为每个浮点参数分配FP寄存器;

分配的方法是，满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的FP寄存器。第一个整数参数通过寄存器R0~R3来传递，其他参数通过数据栈传递。

3、子程序结果返回规则

1.结果为一个32位的整数时，可以通过寄存器R0返回。

2.结果为一个64位整数时，可以通过R0和R1返回，依此类推。

3.对于位数更多的结果，需要通过调用内存来传递。

举例：

使用r0 接收返回值

int func1（int m， int n） m -- r0 n -- r1 返回值给 r0

「为什么有的编程规范要求自定义函数的参数不要超过4个？」答：因为参数超过4个就需要压栈退栈，而压栈退栈需要增加很多指令周期。对于参数比较多的情况，我们可以把数据封装到结构体中，然后传递结构体变量的地址。

四、C语言和汇编相互调用

C和汇编相互调用要特别注意遵守相应的ATPCS规则。

1. C调用汇编

例1：c调用汇编文件中函数带返回值简化代码如下，代码架构可以参考《7. 从0开始学ARM-GNU伪指令、代码编译，lds使用》。

;.asm add： add r2，r0，r1 mov r0，r2 MOV pc， lr

main.c

extern int add（int a，int b）; printf（“%d ”，add（2，3））;

a-》r0，b-》r1

返回值通过r0返回计算结果给c代码

例2，用汇编实现一个strcopy函数

;.asm .global strcopy strcopy： ;R0指向目的字符串 ;R1指向源字符串 LDRB R2， ［R1］， #1 ;加载字字符并更新源字符串指针地址 STRB R2， ［R0］， #1 ;存储字符并更新目的字符串指针地址 CMP R2， #0 ;判断是否为字符串结尾 BNE strcopy ;如果不是，程序跳转到strcopy继续循环 MOV pc， lr ;程序返回//.c #include 《stdio.h》 extern void strcopy（char* des， const char* src）; int main（）{ const char* srcstr = “yikoulinux”; char desstr［］=“test”; strcopy（desstr， srcstr）; return 0; }

2. 汇编调用C

//.c int fcn（int a， int b ， int c， int d， int e） { return a+b+c+d+e; };.asm ; .text .global _start _start： STR lr， ［sp， #-4］！ ;保存返回地址lr ADD R1， R0， R0 ;计算2*i（第2个参数） ADD R2， R1， R0 ;计算3*i（第3个参数） ADD R3， R1， R2 ;计算5*i STR R3， ［SP， #-4］！ ;第5个参数通过堆栈传递 ADD R3， R1， R1 ;计算4*i（第4个参数） BL fcn ;调用C程序 ADD sp， sp， #4 ;从堆栈中删除第五个参数 .end

假设程序进入f时，R0中的值为i ;

int f（int i）{ return fcn（i， 2*i， 3*i， 4*i， 5*i）; }

五、内核实例

为了让读者有个更加深刻的理解， 以内核中的例子为例：

arch/arm/kernel/setup.c

void notrace cpu_init（void） { unsigned int cpu = smp_processor_id（）;－－－－获取CPU ID struct stack *stk = &stacks［cpu］;－－－－获取该CPU对于的irq abt和und的stack指针 …… #ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL #define PLC “r”－－－－Thumb-2下，msr指令不允许使用立即数，只能使用寄存器。 #else #define PLC “I” #endif __asm__ （ “msr cpsr_c， %1 ”－－－－让CPU进入IRQ mode “add r14， %0， %2 ”－－－－r14寄存器保存stk-》irq “mov sp， r14 ”－－－－设定IRQ mode的stack为stk-》irq “msr cpsr_c， %3 ” “add r14， %0， %4 ” “mov sp， r14 ”－－－－设定abt mode的stack为stk-》abt “msr cpsr_c， %5 ” “add r14， %0， %6 ” “mov sp， r14 ”－－－－设定und mode的stack为stk-》und “msr cpsr_c， %7”－－－回到SVC mode ：－－－－上面是code，下面的output部分是空的 ： “r” （stk），－－－－对应上面代码中的%0 PLC （PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE），－－－－对应上面代码中的%1 “I” （offsetof（struct stack， irq［0］）），－－－－对应上面代码中的%2 PLC （PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE），－－－－以此类推，下面不赘述 “I” （offsetof（struct stack， abt［0］））， PLC （PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE）， “I” （offsetof（struct stack， und［0］））， PLC （PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE） ： “r14”）;－－－－上面是input操作数列表，r14是要clobbered register列表 }

原文标题：C和汇编如何互相调用？嵌入式工程师必须掌握

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