汇编语言与C语言混合编程的接口技术

金微

摘 要：随着网络与通信技术的发展，正在涌现出大量新的嵌入式系统，通常情况用C或者C++完成大部分的编程任务，仅有初始化部分用汇编语言完成。本文主要研究汇编语言和C语言混合编程，在当前程序开发领域提供了新的途径。

关键词：汇编程序；C语言；编排技术

1 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，高级语言由于有编译器的支持，它们的语法更接近于自然语言，表达能力强，使用灵活，具有强大的库函数，更重要的是高级语言与机器无关，可移殖性较好，这样使程序开发周期比较短，省时省力。为了提高程序运行速度，或直接访问硬件，用汇编语言编程可以提高程序的运行效率。为了既能缩短程序开发周期，又能保证程序的执行效率，较好的解决办法是程序的框架或主体部分用C语言编写，要求执行效率高的部分用汇编语言编写。这里就涉及到了混合编程的问题，这种混合编程的方法将C语言和汇编语言的优点结合起来，所以成为目前单片机开发最流行的编程方法。混合编程的关键是解决好高级语言与汇编语言的接口问题，可采用两种方法：一是使用嵌入式汇编，即在高级语言的语句中直接使用汇编语句，这种方法比较简洁直观，但功能较弱；另一种方法是独立编程，分别产生各自的目标文件，然后经过连接，形成一个完整的程序。

2 汇编语言和C语言程序的变量相互调用

在一个工程中，一般都会由多个汇编文件和多个C/C++程序文件有机组成。在这些汇编文件和C/C++文件之间就存在变量相互访问和函数相互调用的问题。内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件，比较简洁，但是有诸多限制，当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中。这时就需要在汇编和C之间进行一些数据的传递，最简便的办法就是使用全局变量。

2.1 汇编程序中访问C程序变量

在C/C++程序中声明的全局变量可以被汇编程序通过地址间接访问。具体访问方法/步骤如下：

①C/C++程序中声明全局变量；②在汇编程序使用IMPORT/EXTERN伪指令声明引用该全局变量；③使用LDR伪指令读取该变量的内存地址；④根据该数据的类型使用相应的LDR或STR指令读取或设置该变量的值。对于无符号变量，使用LDRB/STRB访问char；使用LDRH/STRH访问short；使用LDR/STR访问integer。对于有符号数，使用LDRSB/LDRSH。

在汇编的源程序中调用C语言风格的字符串需要使用IMPORT伪操作。IMPORT相当于C语言中的extern关键字，告诉编译器引用的符号不是在本文件中定义的，而是在其他的源文件中定义的。

伪操作的格式：

IMPORT symbol[，WEAK]

symbol是声明的符号的名称；[，WEAK]指示编译器如果发现symbol在所有的源文件中都没有找到，那么它也不会产生任何的错误信息。

2.2 C程序中访问汇编程序变量

在汇编程序中声明的数据可以被C/C++程序所访问，具体访问方法/步骤是：在汇编程序中用EX-PORT/GLOBAL伪指令声明该符号为全局标号，可以被其他文件应用；C/C++程序中定义相应数据类型的指针变量；对该指针变量赋值为汇编程序中的全局标号，利用该指针访问汇编程序中的数据。

3 汇编语言和C语言程序相互调用

3.1 在C程序中调用汇编函数

在C程序中调用汇编函数一般情况下，在C中要调用一个汇编编写的函数，需要首先在C语言中声明此函数的函数原型，同时C语言希望所有的外部标号均以下划线/_0开头，如果汇编模块中定义的函数及变量准备供C调用，应以下划线开头。如若有函数F_Sub，要定义为供C调用的函数，在汇编程序中应定义为PUBLIC _F_Sub。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。以下是在C中调用汇编程序的实例：

//C语言主函数main（）

void F_Sub（void）； //声明要调用的函数的函数原型，此函数无参数传递

intmain（void）{

while（1）

F_Sub（）； //调用汇编函数

return 0；

}

//汇编子函数F_Sub（）

.CODE

. PUBLIC _F_Sub

_F_Sub：

NOP

RETF

以上程序在IDE集成開发环境下编译连接后即可运行。

3.2 在汇编程序中调用C函数

在汇编函数中要调用C语言的子函数，应该根据C函数原型所要求的参数类型，分别把参数压入堆栈后，再调用C函数。调用结束后还须再进行弹栈，以恢复调用C函数前的堆栈指针。以下是汇编调用C函数的。

例如下面的程序，利用函数调用形式输出字符串″Hello world e″

Extern void display（void）L

Main（）

{

display（）L

}

.model small

.data

string db ″Hello world e$″

.code

public _display

_display proc

mov ah，9

mov dx，offset string

int 21h

ret

_display endp

end

说明：①在C程序中使用关键字″extern″对函数作显式说明；②对不同的存储模式要选用不同的汇编语言格式。当C程序为微型、小型、紧凑型模式时，汇编用近过程；当C程序为中型、大型、巨型模式时，汇编用远过程；③汇编程序取C的参数。远过程返回地址占四个字节，BP压入占二字节，所以第一个参数在BP+6所指向的单元，而近过程第一个参数在BP+4所指向的单元；④汇编程序中寄存器的保护。TurboC允许子过程使用SI 和DI存放局部变量，当寄存器变量多于两个时，多余部分会自动转到堆栈中存储。因此，汇编过程的格式为：

PUSH BP

MOV BP，SP

PUSH DI

PUSH SI…

…………

…………

…………

POP SI

POP DI

POP BP

RET

⑤返回值。每种C语言的数据类型都有一个标准的返回位置，一般在AX （微型、小型、紧凑型模式）或DX：AX（中型、大型、巨型模式）中，如：char，unsigned char，short int等，返回值位置为AX，且返回数据必须放置在RET指令之前。汇编子程序要定义为远过程，并用public伪指令把过程名定义为公共。

4 结束语

本文研究了汇编语言与C语言混合编程的编程问题，重点对编程时C语言与汇编语言和C语言变量与程序的相互调用问题进行了分析，并给出了实例。当采用两种或两种以上的编程语言组合编程，彼此相互调用，进行参数传递，是一种有效的程序设计方法。这种方法可以发挥各种语言的优势和特点，充分利用現有的多种实用程序、库程序等，使软件的开发周期大大缩短，是当前程序接口技术的一个重要研究和应用领域。

[参考文献]

[1]沈美明，温冬婵.IBM-PC汇编语言程序设计[M].北京：清华大学出版社， 2001.

[2]周学毛.汇编语言程序设计[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]张永，黄建宇，刘治生.C语言与汇编语言混合编程的研究与实现[J].计算机与数字工程，2006.