浅谈TC、BC和汇编混合编程连接技术及参数传递方法,汇编,Win32/64编程

2010-1-30 18:29| 发布者: admin| 查看: 134| 评论: 0|原作者: 九天玄女

浅谈TC、BC和汇编混合编程连接技术及参数传递方法,汇编,Win32/64编程
2008年06月23日星期一下午 10:13
作者：CCDebuger

摘要：本文主要讨论如何应用混合编程技术，让汇编语言与高级语言相结合，以简化编程工作。

关键词：Turbo C ；Borland C ；Turbo Assembler；混合编程

一、引言

在平常编写程序时，我们一般都希望选择C、Pascal、Basic等这样的高级语言来编写，这样的话程序开发周期比较短，省时省力。但在很多时候为了提高程序的执行效率或其它原因，我们却不得不用汇编程序来编程。如果只用汇编语言编程的话是比较繁琐的，对于一个比较大的程序来说编写起来将非常耗时，开发周期比较长。为了既能缩短程序开发周期，又能保证程序的执行效率，我们通常会考虑用高级语言编写主程序，而把程序中与执行效率关系密切的关键部分用汇编语言来编写。这里就涉及到了混合编程的问题。本文选择Turbo C 和Borland C 这种以C语言为基础的程序开发工具与Turbo Assembler这样的汇编开发工具为例，来讨论一下高级语言与汇编语言混合编程的相关问题。

TC与汇编混合编程

将C语言和汇编语言混合使用的传统方式是，先完全用C语言或汇编语言写出单独的模块，编译C语言模块并汇编汇编语言模块，然后将分别编译过的模块连接到一起。按这种方式Turbo C 模块和Turbo Assembler模块可以很方便地进行连接。

用户可以采用以下命令，使C源文件与汇编源文件混合产生可执行文件：

tcc filenam1 filenam2.asm

该命令指示Turbo C 首先将FILENAM1.C编译成FILENAM1.OBJ，再激活Turbo Assembler将FILENAM2.ASM汇编成FILENAM2.OBJ，最后激活TLINK连接FILENAME1.OBJ与FILENAM2.OBJ并产生FILENAM1.EXE。

这种分别编译的方法对于可确定大小的汇编代码程序极为有用，因为它可以让用户使用Turbo Assembler的全部功能，在纯汇编语言环境中进行汇编语言程序设计，不需要asm关键字、额外的编译时间以及嵌入式汇编中与C相关的辅助开销。

Turbo C 与Turbo Assembler的接口中，有两个重要的问题值得注意。首先，C代码与汇编码的各个不同部分必须恰当地连接在一起。其次，汇编码必须能恰当地处理C风格的函数调用，包括访问传递过来的参数、返回值以及遵从C函数所要求的寄存器保存规则。为了将Turbo C 与Turbo Assembler模块连接在一起，必须完成以下工作：

（1） Turbo C 与Turbo Assembler模块必须以Turbo C 可以接受的方式共享适当的函数和变量名。

（2） Turbo Assembler模块必须使用与Turbo C 兼容的段命名方案。

必须用TLINK将这些模块连接成可执行程序。此时，我们关心的是如何创建一种模式，以便可以按此模式编写与C兼容的汇编语言函数。为此，我们需要来了解一下以下内容：

1、内存模式和段

对于一个给定的可以由C调用的汇编语言函数，该函数必须采用与C语言一致的内存模式（tiny、small、compact、medium、large或huge），同时必须使用与C兼容的代码段。同样，为了让C代码能够访问在汇编语言模块中定义的数据，或让汇编代码能够访问C模块中定义的数据，汇编语言代码务必遵从C语言的数据段命名约定。

通常，汇编语言模块由三个基本段（代码段、初始化数据段和非初始化数据段）组成。每组信息被安排在各自的段中，段名取决与C程序所使用的内存模式。Turbo assembler（TASM）提供了三种简化的段伪指令（.CODE，.DATA，.DATA?）来定义这些段。其中，.CODE段标志着程序代码段的开始，告知Turbo Assembler用户指令究竟放在哪个代码段中。.DATA标志数据段的开始，用户应将内存变量放在数据段中，此段中包含的是已初始化的数据。.DATA? 的使用与.DATA一样，但.DATA? 数据段中包含的是未初始化的数据。这些简化的段伪指令产生的段与Turbo C 兼容。

伪指令.MODEL告诉Turbo Assembler，用简化的段伪指令创建的段与选定的内存模式兼容，并控制用PROC伪指令创建的过程的隐含类型。由.MODEL伪指令定义的内存模式与具有同样命名的Turbo C 模式是兼容的。若C程序选择了小内存模式，下面列出了采用简化的段伪指令组织汇编模块的一种方式：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

.MODEL SMALL

.CODE

…代码段…

.DATA

…初始化数据段…

.DATA?

…非初始化数据段…

--------------------------------------------------------------------------------

2、汇编语言与Turbo C 的交互性

此处着重讨论参数传递、返回值及寄存器使用约定。

假设我们编写一个求最小数的函数min，其C语言的函数原型为：

extern “C” int min(int V1,int V2);

此函数返回两个参数中的最小值。在汇编语言中其整体格式如下：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

PUBLIC C min

min PROC C NEAR

…

min ENDP

--------------------------------------------------------------------------------

这里假定min为near函数，若为far函数，可将上面格式中的near换成far。

（1）传递参数

首先考虑使用哪一种参数传递方法。除非有适当的理由，否则应该使用C参数传

递方法而不用Pascal参数传递方法。对于16位的程序，当min被调用时，栈的内容如下：

SP 4: V2

SP 2: V1

SP: 返回地址

如想不退栈就取得参数，则需保存基指针（BP），将栈顶指针（SP）送BP，然后用BP作为下标直接到栈中取得参数值。此时需注意：若把BP压入栈内，则参数的偏移量将加2，因为现在栈内又增加了两个字节。

（2）返回值

正如C函数一样，可由C调用的汇编语言函数也可以返回值。函数值的返回形式在通常情况下，16位值返回到AX中；32位值返回到DX:AX中，其中DX存放高16位值，而AX存放低16位值；浮点值返回到8087/80287栈顶（TOS）寄存器，即ST(0)中；如果使用8087/80287仿真器，则返回值存放在仿真器的TOS寄存器中。结构的返回要稍复杂一些。1个字节长的结构返回到AL中；2个字节长的结构返回到AX中；4个字节长的结构返回到DX:AX中；3字节的结构或大于5字节的结构则保存在静态数据区中，然后返回指向此静态数据的指针（小数据模式置于AX中，大数据模式只有DX:AX中）。调用子程序时必须把返回值拷贝到这个指针所指的单元中。

例如，min函数返回的时16位数值，所以其返回值在AX中。下面是min的汇编代码：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

PUBLIC C min

min PROC C NEAR

PUSH BP ;保存BP

MOV BP,SP ;将SP拷贝到BP中

MOV AX,[BP 4] ;将V1送到AX中

CMP AX,[BP 6] ;与V2比较

JLE EXIT ;如果V1>V2

MOV AX,[BP 6] ;将V2送AX中

EXIT: POP BP ;恢复BP

RET ;返回C

min ENDP

--------------------------------------------------------------------------------

如果min是far函数，则主要在栈的入口处发生了变化，现在栈内的情况是：

SP 6: V2

SP 4: V1

SP 2: 返回段地址

SP: 返回偏移量

这就意味着栈的偏移量已增加了两个字节，因为两个额外字节（返回段地址）被压进栈内。在min函数的far版本中，V1将在[BP 6]中，V2将在[BP 8]中。这是因为返回段地址被压入栈内，V1、V2的偏移量增加了两个字节。

如果使用Pascal参数传递顺序，则栈内情况变化如下（假设min是near函数）：

SP 4: V1

SP 2: V2

SP: 返回地址

此时，标识符min必须遵从Pascal类型的约定：使用大写字母和不加前缀下划线的标识符。

除了V1和V2交换了位置外，此方法还需要min在返回时用ret指令清栈。在本例中，必须弹出V1和V2的四个字节（返回地址由ret只能自动弹出）。

下面是采用Pascal参数传递方法的min汇编代码：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

PUBLIC PASCAL min

min PROC PASCAL NEAR

PUSH BP ;保存BP

MOV BP,SP ;将SP拷贝到BP中

MOV AX,[BP 6] ;将V1送到AX中

CMP AX,[BP 4] ;与V2比较

JLE EXIT ;如果V1>V2

MOV AX,[BP 6] ;将V2送AX中

EXIT: POP BP ;恢复BP

RET 4 ;清栈并返回

min ENDP

--------------------------------------------------------------------------------

（3）寄存器的使用约定

在min函数中，使用了多个寄存器。现在讨论在Turbo C 程序中将使用哪些寄存器，以及使用中的一些约定。

在所有寄存器中，BP应首先引起注意，因为一旦进入汇编程序，BP的内容在子程序入口处被压入栈内，并且栈指针（SP）的当前值必须放在BP中，在子程序出口处BP被弹出，恢复原来的值。

其他需注意的是SI和DI寄存器，这两个寄存器被Turbo C 用作寄存器变量。如果在一个汇编语言过程中使用它们，则应在进入时保存它们（可能在栈中），在退出时恢复它们。

3、Turbo C 中调用汇编模块的方法

一般情况下，Turbo C 希望所有的外部标号均以下划线“_”开头。如果汇编模块中定义的函数及变量准备供Turbo C 调用，应以下划线开头。若不想使用下划线的话，可在PUBLIC后加C标明调用的语言类型。如若有函数XXX，要定义为供Turbo C 调用的函数，可这样写为PUBLIC C XXX 而不需写为通常的PUBLIC _XXX。汇编程序对字母的大小写并不敏感，所以不区别对待大写字母和小写字母，而皆以大写字母对待。因为C语言区别对待大小写字母，所以在编写准备与C模块相连接的汇编模块时，应该注意符号名的大小写，以便保持一致。而且，要通知汇编程序对大小写区别对待，至少对于C模块和汇编模块所共享的那些符号而言应该如此。汇编程序的命令行可选项 /ml 和 /mx 可以做到这一点。汇编程序的命令行可选项 /ml 使得汇编只对公共标识符和外部标识符等按大小写区别对待。按本机配置编写一个Turbo C 和汇编混合编程的程序的步骤如下：

（1）因为在本机上Turbo C 3.0（以下简称TC）和Turbo Assembler 5.0（以下简称TASM）都安装在E盘，其可执行文件分别位于E:\TC\BIN及E:\TASM\BIN目录下。于是编辑环境变量中的系统变量内的path值，添加以下内容：E:\TC\BIN; E:\TASM\BIN 。这样做的目的是为了可以在TC的集成开发环境中直接调用TASM来编译汇编文件，而不需转到TASM目录在命令行下编译汇编文件。

（2）启动TC集成开发环境新建一个工程，命名为ASMTEST.PRJ。添加ASMTEST.CPP及ADD.ASM两个文件，源码分别如下（已在TC下调试通过）：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

// 程序名：ASMTEST.CPP

#include "stdio.h"

extern "C" //声明在外部模块中定义的函数

{

int addnum( int , int );

}

main()

{

int x,y; //定义变量

printf("Please input x,y,the space key to compart:=>");

scanf("%d %d",&x,&y);

printf("x y=%d\n",addnum(x,y));

return (0);

}

--------------------------------------------------------------------------------

代码:--------------------------------------------------------------------------------

;程序名：ADD.ASM

DOSSEG

.MODEL small ;声明内存模式

;.DATA ;数据段未定义，此处为空

.CODE ;代码段

PUBLIC C addnum ;定义函数

addnum PROC C NEAR x:WORD,y:WORD ;定义变量

mov ax,x

mov bx,y

add ax,bx

ret

addnum ENDP

END

--------------------------------------------------------------------------------

以上的ASMTEST.CPP程序调用ADD.ASM中的addnum函数，来实现两个数相加。完成代码输入后，编译后即可运行。另一种在汇编程序中定义以下划线“_”开头的函数的方法可参考附件中TOTAL工程内的文件。

二、 Borland C 与汇编的混合编程

在本机上Borland C （简称为BC）版本为5.02，安装在F:\BC5目录下，可执行文件位于F:\BC5\BIN目录。在此讨论在BC开发的Windows 程序中调用汇编程序。

BC调用汇编模块与TC调用汇编模块的方法基本相同，只有几个需注意的地方：

因为和 16 位 Windows 下的把代码分成 DATA，CODE 等段的内存模式不同，WIN32 只有一种内存模式，即 FLAT 模式，意思是"平坦"的内存模式，再没有 64K 的段大小限制，所有的 WIN32 的应用程序运行在一个连续、平坦、巨大的 4GB 的空间中。这同时也意味着您无须和段寄存器打交道，您可以用任意的段寄存器寻址任意的地址空间，这对于程序员来说是非常方便的。在Win32下编程，有许多重要的规则需要遵守。有一条很重要的是：Windows 在内部频繁使用 ESI，EDI，EBP，EBX 寄存器，而且并不去检测这些寄存器的值是否被更改，这样当您要使用这些寄存器时必须先保存它们的值，待用完后再恢复它们。

在WIN32指定内存模式参数调用规则时可这样定义：

.MODEL FLAT，STDCALL

此处的STDCALL 告诉编译器参数的传递约定。前面我们已经谈到了调用约定的问题，这里我们再来仔细讨论一下：在Win16下有两种约定：C 和 PASCAL。C 约定规定参数传递顺序是从右到左，即最右边的参数最先压栈，由调用者恢复堆栈指针。PASCAL约定和C约定正好相反，它规定参数是从左向右传递，由被调用者恢复堆栈。Win16采用了PASCAL约定，因为PASCAL约定产生的代码量要小。STDCALL是C约定和PASCAL约定的混合体，它规定参数的传递是从右到左，恢复堆栈的工作交由被调用者。

在BC所建立的工程中的汇编模块，调用C模块中的外部变量时可不在变量前加下划线“_”。由此，可建立一个调用汇编模块的简单示例程序如下（已在BC下调试通过）：

在BC中新建一个AsmInc工程，此处使用SDK方法，即不使用OWL，只使用WINAPI。设置为静态连接，添加以下几个文件：

代码:--------------------------------------------------------------------------------

//程序名：AsmInc.cpp

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//预处理

#include "windows.h"

#include "stdio.h"

#include "string.h"

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//全局变量

extern "C"

{

void Gen( void ); //定义外部模块

char username[255] = ""; //定义用户名和密码

char serial[255] = "";

}

HINSTANCE hInst; //应用程序进程句柄，一般程序中经常用到此变量，故使用全局变量

HWND hwnd; //主窗口句柄，一般程序中经常用到此变量，故使用全局变量

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//函数声明

LRESULT CALLBACK KeyGen(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//主函数

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)

{

DialogBox(hInst,MAKEINTRESOURCE( 1 ),NULL,(DLGPROC) KeyGen);

return (FALSE);

}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//对话框主函数

LRESULT CALLBACK KeyGen(HWND hDlg, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

{

char *sn; //用于临时存放生成的密码

switch(message)

{

case WM_COMMAND:

switch(LOWORD (wParam))

{

case WM_INITDIALOG:

LoadIcon( hInst , MAKEINTRESOURCE(1)); //设置程序图标

break;

case 105: //处理输入的用户名

GetDlgItemText( hDlg, 103, username, 255);

Gen(); //调用外部模块

sn = serial;

SetDlgItemText( hDlg , 104 , sn); //把计算后的密码输出

break;

case 106:

{

MessageBox( NULL, TEXT("********混合编程示例********\n\n*******By cao_cong********\n******2005年2月5日*****"),

TEXT("关于"),MB_OK);

return 0;

}

break;

case 107:

EndDialog ( hDlg , 107);

break;

}

default : return (FALSE);

}

return (TRUE);

}

--------------------------------------------------------------------------------

代码:--------------------------------------------------------------------------------

;程序名：Gen.asm

.386

.MODEL FLAT STDCALL ;定义使用的内存模式及参数调用方式

PUBLIC Gen ;声明函数

.DATA

EXTERN username ;声明在其他模块中定义的变量

EXTERN serial

.CODE

Gen PROC C ;主函数

PUSH EBX ;保存EBX

XOR EAX,EAX

XOR EBX,EBX

XOR ECX,ECX

@LOOP: MOV EBX,[username ECX] ;获得用户输入的姓名

MOV serial ECX,EBX ;把姓名送到密码中

INC ECX

CMP BYTE PTR ES:[username ECX],0 ;检测是否已送完

JNZ @LOOP

POP EBX ;恢复EBX

ret

Gen endp

END

--------------------------------------------------------------------------------

代码:--------------------------------------------------------------------------------

//资源文件：AsmInc.rc（摘录）

#define IDI_ICON 1

#define IDD_KEYGEN 1

#define IDC_STATICTEXT1 101

#define IDC_STATICTEXT2 102

#define IDC_NAME 103

#define IDC_SN 104

#define IDEXIT 107

#define IDABOUT 106

#define IDGEN 105

IDD_KEYGEN DIALOG 0, 0, 208, 85

STYLE DS_MODALFRAME | DS_3DLOOK | DS_CENTER | DS_CONTEXTHELP | WS_POPUP | WS_VISIBLE | WS_CAPTION | WS_SYSMENU

CAPTION "混合编程示例"

FONT 9, "宋体"

LANGUAGE LANG_CHINESE , SUBLANG_CHINESE_SIMPLIFIED

{

CONTROL "姓名：", IDC_STATICTEXT1, "static", SS_CENTER | WS_CHILD | WS_VISIBLE, 8, 16, 36, 12

CONTROL "密码：", IDC_STATICTEXT2, "static", SS_CENTER | WS_CHILD | WS_VISIBLE, 8, 40, 36, 12

CONTROL "", IDC_NAME, "edit", ES_LEFT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_BORDER | WS_TABSTOP, 44, 12, 156, 14

CONTROL "", IDC_SN, "edit", ES_LEFT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_BORDER | WS_TABSTOP, 44, 36, 156, 17

CONTROL "生成密码", IDGEN, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 24, 60, 44, 17

CONTROL "关于", IDABOUT, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 90, 60, 44, 17

CONTROL "退出", IDEXIT, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 156, 60, 44, 17

}

--------------------------------------------------------------------------------

以上程序功能主要是把你输入的姓名在密码框中输出，主要用于说明调用汇编模块的方法。

参考文献：

1、林亨利、陈维兴、成渝编译：面向对象的程序设计系统 TURBO C 应用教程（中），清华大学出版社，1992

2、杨季文等编着：80X86 汇编语言程序设计教程，清华大学出版社，1998

3、求实编着：最新 Borland C 实用教程 1：Borland C 入门，科学出版社，1994

4、王松张良治编：Borland C 实用技术入门精解（3.1～4.0），电子科技大学出版社，1995

【版权声明】本文纯属技术交流, 转载请注明作者并保持文章的完整, 谢谢!

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