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标题: 混合使用C、C++和汇编语之： C、C++ 和 ARM 汇编语言之间的调用 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-10 07:23
标题: 混合使用C、C++和汇编语之： C、C++ 和 ARM 汇编语言之间的调用
12.4  C、C++ 和 ARM 汇编语言之间的调用

本节提供一些示例，显示如何从C++调用C和汇编语言代码，以及从C和汇编语言调用 C++ 代码。其中包括调用约定和数据类型。主要包括下面内容：
·  相互调用的一般规则；
·  C++语言的特定信息；
·  调用示例。

只要遵循正确的过程调用标准AAPCS，就可以混合调用C、C++和汇编语言例程。有关 AAPCS 的更多信息，请参阅ARM相关文档。

12.4.1  相互调用的一般规则

以下一般规则适用于C、C++和汇编语言之间的调用。有关的详细信息，请参阅ARM开发相关文档。

嵌入式汇编程序以及其与ARM嵌入式应用程序二进制接口（BSABI，Application Binary Interface for the ARM Architecture）的兼容使得混合语言编程更易于实现。它们可提供以下功能：

·  使用__cpp关键字进行名称延伸；
·  传递隐含this参数的方式；
·  调用虚函数的方式；
·  引用的表示；
·  具有基类或虚成员函数的C++类的类型布局；
·  非POD（Plain Old Data）结构的类对象传递。

以下一般规则适用于混合语言编程：
·  使用C调用约定。
·  在C++中，非成员函数可以声明为extern "C"，以指定它们有C链接。带有C链接意味着定义函数的符号未延伸。C链接可以用于以一种语言实现函数，然后用另一种语言调用它。
·  汇编语言模块所必须符合的AAPCS调用标准，应当适合于应用程序所使用的存储器模型。
以下规则适用于从C和汇编语言调用C++函数：
·  要调用全局（非成员）C++函数，应将它声明为extern "C"，以提供C链接。
·  成员函数（静态和非静态）总是有已延伸的名称。使用嵌入式汇编程序的__cpp关键字，可以不必手工寻找已延伸的名称。
·  不能从C调用C++内联函数，除非确保C++编译器生成了函数的外联副本。例如，取得函数地址将导致生成外联副本。
·  非静态成员函数接受隐含this参数作为r0中的第一个自变量，或作为r1中第二个自变量（如果函数返回非int类结构）。静态成员函数不接受隐含this参数。

12.4.2  C++的特定信息

本节主要介绍一些专门适用于C++的内容。
（1）C++调用约定
ARM C++使用与ARM C相同的调用约定，但在下面的情况下，调用规则有所不同：
·  调用非静态成员函数时，隐含的this参数是第一个自变量，或者是第二个自变量（如果被调用函数返回非int类的struct）。这可能在将来的版本中有所变化。

（2）C++数据类型
ARM C++使用与ARM C相同的数据类型，但在以下几种情况下，情况有所不同：
·  如果struct或class类型的C++对象没有基类或虚函数，则它们的布局与ARM C相同。如果这样的struct没有用户定义的复制赋值运算符或用户定义的析构函数，则它是POD结构。
·  引用表示为指针。
·  C函数指针和C++（非成员）函数指针没有区别。

（3）符号名称延伸
链接程序将取消信息中符号名称的延伸。
在C++程序中，C名称必须声明为extern "C"。ARM ISO C头文件已经完成此操作。详细信息请参阅ARM相关文档。

12.4.3  混合编程调用举例

汇编程序、C程序以及C++程序相互调用时，要特别注意遵守相应的AAPCS。下面一些例子具体说明了在这些混合调用中应注意遵守的AAPCS规则。这些示例程序默认为使用非软件栈检查的ATPCS规则，因为它们执行栈操作时不检查栈溢出。

（1）从C调用汇编语言
下面的程序显示如何在C程序中调用汇编语言子程序，该段代码实现了将一个字符串复制到另一个字符串。

#include <stdio.h>
extern void strcopy(char *d, const char *s);
int main()
{ const char *srcstr = "First string - source ";
      char dststr[] = "Second string - destination ";
/* 下面将dststr作为数组进行操作 */
      printf("Before copying:\n");
      printf("  %s\n  %s\n",srcstr,dststr);
      strcopy(dststr,srcstr);
      printf("After copying:\n");
      printf("  %s\n  %s\n",srcstr,dststr);
      return (0);
}

下面为调用的汇编程序。

      PRESERVE8
      AREA SCopy, CODE, READONLY
      EXPORT strcopy
Strcopy ;r0指向目的字符串
;r1指向源字符串
      LDRB r2, [r1],#1 ;加载字节并更新源字符串指针地址
      STRB r2, [r0],#1 ;存储字节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继续拷贝
      MOV pc,lr ;程序返回
      END

按以下步骤从命令行编译该示例：
① 输入armasm -g scopy.s编译汇编语言源代码。
② 输入armcc -c -g strtest.c编译C源代码。
③ 输入armlink strtest.o scopy.o -o strtest链接目标文件。
④ 将ELF/DWARF2兼容调试器与相应调试目标配合使用，运行映像。

（2）汇编语言调用C程序
下面的例子显示了如何从汇编语言调用C程序。
下面的子程序段定义了C语言函数。

int g(int a, int b, int c, int d, int e)
{
                  return a + b + c + d + e;
}

下面的程序段显示了汇编语言调用。假设程序进入f时，r0中的值为i。

   ; int f(int i) { return g(i, 2*i, 3*i, 4*i, 5*i); }
   PRESERVE8
   EXPORT f
   AREA f, CODE, READONLY
   IMPORT g // 声明C程序g()
   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]! // 第五个参数通过堆栈传递
   ADD r3, r1, r1 // 计算4*i(第4个参数)
   BL g // 调用C程序
   ADD sp, sp, #4 // 从堆栈中删除第5个参数
   LDR pc, [sp], #4 // 返回
   END

（3）从C++调用C
下面的例子显示了如何从C++程序中调用C函数。
下面的C++程序调用了C程序。

struct S { // 本结构没有基类和虚函数

      S(int s):i(s) { }
      int i;
};
extern "C" void cfunc(S *);
// 被调用的C函数使用extern“C”声明
int f(){
         S s(2); // 初始化 's'
         cfunc(&s); // 调用C函数 'cfunc' 将改变 's'
         return si*3;
}

下面显示了被调用的C程序代码。

struct S {
      int i;
};
void cfunc(struct S *p) {
/*定义被调用的C功能 */
      p->i += 5;
}

（4）从C++中调用汇编
下面的例子显示了如何从C++中调用汇编程序。
下面的例子为调用汇编程序的C++代码。

struct S { // 本结果没有基类和虚拟函数
//
      S(int s) : i(s) { }
      int i;
};
extern "C" void asmfunc(S *); // 声明被调用的汇编函数

int f() {
         S s(2); // 初始化结构体 's'
         asmfunc(&s); // 调用汇编子程序 'asmfunc'

         return s.i * 3;
}

下面是被调用的汇编程序。

      PRESERVE8
      AREA Asm, CODE
      EXPORT asmfunc
asmfunc             // 被调用的汇编程序定义
      LDR r1, [r0]
      ADD r1, r1, #5
      STR r1, [r0]
      MOV pc, lr
      END

（5）从C中调用C++
下面的例子显示了如何从C++代码中调用C程序。
下面的代码显示了被调用C++代码。

struct S {       // 本结构没有基类和虚拟函数
      S(int s) : i(s) { }
      int i;
};
extern "C" void cppfunc(S *p) {
// 定义被调用的C++代码
// 连接了C功能
      p->i += 5;             //
}

调用了C++代码的C函数。

struct S {
      int i;
};
extern void cppfunc(struct S *p);
/* 声明将会被调用的C++功能 */
int f(void) {
         struct S s;
         s.i = 2;             /* 初始化S */
         cppfunc(&s);          /* 调用cppfunc函数，该函数可能改变S的值 */
         return s.i * 3;
}

（6）从汇编中调用C++程序
下面的代码显示了如何从汇编中调用C++程序。
下面是被调用的C++程序。

struct S {          // 本结构没有基类和虚拟函数
      S(int s) : i(s) { }
      int i;
};
extern "C" void cppfunc(S * p) {
// 定义被调用的C++功能
// 功能函数体
      p->i += 5;
}

在汇编语言中，声明要调用的C++功能，使用带连接的跳转指令调用C++功能。

      AREA Asm, CODE
      IMPORT cppfunc ;声明被调用的 C++ 函数名

      EXPORT f
f
      STMFD  sp!,{lr}
      MOV r0,#2
      STR r0,[sp,#-4]! ;初始化结构体
      MOV r0,sp ;调用参数为指向结构体的指针
      BL    cppfunc ;调用C++功能'cppfunc'

      LDR r0, [sp], #4
      ADD r0, r0, r0,LSL #1
      LDMFD  sp!,{pc}
      END

（7）在C和C++函数间传递参数
下面的例子显示了如何在C和C++函数间传递参数。
下面的代码为C++函数。

extern "C" int cfunc(const int&);
// 声明被调用的C函数
extern "C" int cppfunc(const int& r) {
// 定义将被C调用的C++函数
      return 7 * r;
}
int f() {
      int i = 3;
      return cfunc(i); // 相C函数传参
}

下面为C函数。

extern int cppfunc(const int*);
/* 声明将被调用的C++函数 */
int cfunc(const int *p) {
/*定义被C++调用的C函数*/
      int k = *p + 4;
      return cppfunc(&k);
}

（8）从C或汇编语言调用C++
下面的例子综合显示了如何从C或汇编语言中调用非静态、非虚的C++成员函数。可以使用编译器编译出的汇编程序查找已延伸的函数名。
下面是被调用的C++成员函数。

struct T {
      T(int i) : t(i) { }
      int t;
      int f(int i);
};
int T::f(int i) { return i + t; }
// 定义将被C调用的C++功能函数
extern "C" int cfunc(T*);
// 声明将被C++调用的C函数
int f() {
      T t(5);                   // create an object of type T
      return cfunc(&t);
}

下面为调用C++的C语言函数。

struct T;
extern int _ZN1T1fEi(struct T*, int);
      /* 被调用的C++函数名 */
int cfunc(struct T* t) {
/* 定义被C++调用的C函数 */
      return 3 * _ZN1T1fEi(t, 2); /* 实现3乘以t->f(2)功能 */
}

下面为调用C++的汇编函数。

      EXPORT cfunc
      AREA foo, CODE
      IMPORT  _ZN1T1fEi
cfunc
      STMFD sp!,{lr} ;此时r0已经包含了指向对象的指针
      MOV r1, #2
      BL _ZN1T1fEi
      ADD r0, r0, r0, LSL #1 ;r0乘以3
      LDMFD sp!,{pc}
      END

下面的例子显示了如何用嵌入式汇编语言实现上面的例子。在此例中，使用 __cpp 关键字引用该函数。因此，用户不必了解已延伸的函数名。

struct T {
      T(int i) : t(i) { }
      int t;
      int f(int i);
};
int T::f(int i) { return i + t; }
// 定义被C++调用的汇编功能
__asm int asm_func(T*) {
      STMFD sp!, {lr}
      MOV r1, #2;
      BL __cpp(T::f);
      ADD r0, r0, r0, LSL #1 ;r0乘以3
      LDMFD sp!, {pc}
}
int f() {
      T t(5); // 创建T类型的对象
      return asm_func(&t);
}
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