有时候我们希望在C/C++代码中使用嵌入式汇编，因为C中没有对应的函数或语法可用。比如我最近在ARM上写FIR程序时，需要对最后的结果进行饱和处理，但gcc没有提供ssat这样的函数，于是不得不在C代码中嵌入汇编指令。

1 W' [" v2 d; @* j" s; [0 D在C语言中如何使用汇编语言呢？这个问题在 不同的编译器中，具体实现方法是不同的。不过在实现大方上也不过就是有两种，而且各种编译器的实现方法也是大同小异。一种是在C语言中嵌入汇编语言代码， 另一种是让C语言从外部调用汇编。下面我们就以 Borland格式为例来说一说具体用法。但是,GCC与Microsoft的实现方法的与Borland只在格式上有点区别。当然，GCC的嵌入汇编是 AT&T格式的。还好，不管什么格式，只是表达形式的不同而已，其内在含义是一模一样的。还是那句话各种编译器的实现方法是大同小异的，并没有本质的区别。

两种实现方式

首先，我们看一看在C语言中如何嵌入汇编语言代码。在C语言中嵌入汇编语言代码，也有两种格式，一种是单句的，一种是模块的。

我们来看看一些简单的例子。

例子1：

单句格式的：

1. 
   + ~7 I6 D' H6 n9 d( o, v
2. main（）
   
3. ｛
   . D! e( y3 ?# n: m2 d4 {* I
4. asm     mov ah,2;
   * ?  i7 K( |8 N, E' j( C- y
5. asm     mov bh,0;
   * u/ A. Q7 q% I7 U
6. asm     mov dl, 20;
   
7. asm     mov dh,10;
   
8. asm     int 10h; /*调用BIOS中断设置光标位置*/
   ! x7 ]" w8 k( @% t6 k2 ?
9. ｝
   
10. 模块格式的：
    
11. main（）
    6 c4 `( C- _+ q6 x/ u
12. ｛
    
13. asm｛
    
14. mov ah,2
    
15. mov bh,0
    " t# D6 {; F2 ~& c$ J* K; C: m. N/ y1 A) W
16. mov dl, 20
    
17. mov dh,10
    
18. int 10h
    
19.    ｝
    7 ~$ C# `1 W) u8 y
20. ｝

复制代码

在这个小程序里面并没有突出“嵌入”二字。不过从这个程序中可以看出其基本格式。嵌入的各行代码前面加上asm关键字或者把汇编语句放入asm代码块中，每行以分号或换行符结束，而注释必须是C语言格式的。

下面我们来看一个让C语言和汇编协作的例子：

% A- X, V; w* K3 s3 R

例子2：

1. 
   
2. main()
   ' G; P! l0 P4 E' W1 R$ y  r
3. {
   
4. char const *MESSAGE=”OutPut from asm..\n$”;
   
5. asm{
   , q: J( j6 N- y/ ]5 t/ a- I
6.   mov ah, 9
   
7. mov dx, MESSAGE
   3 h1 P% G" r0 \8 s
8. int 21h
   
9. }
   
10. }

复制代码

3 @9 O4 B' O  n3 j: |2 F

+ p1 I- _: h" X9 o

上面这个例子十分的简单，它的纯C语言版本是：

1. 
   
2. ＃include <stdio.h>
   
3. main()
   3 }: t: Z2 N- [8 f
4. {
   
5.     printf(“OutPut from asm..\n$”);
   
6. }

复制代码

接下来我们看一看如何让C语言调用汇编例程。我们还是看一个简单的小程序：

) o5 k( e  `* s9 \

C语言部分如下：
3 i* w' e5 K/ w: }

1. 
   
2. extern cursor (int,int),
   
3. main()
   5 K+ f0 U7 R4 i
4. {
   
5.         cursor(15,12);
   
6. }

复制代码

汇编语言部分如下：
: ]+ g. ]' X. h* y

1. 
   / P# b& d8 G# T; [+ T+ b& o
2. .MODEL  SMALL
   
3. .CODE
   ) C+ b1 G4 p* r; k
4. PUBLIC
   + T3 p- v$ B9 U& ]( U0 v
5. 
   # H; x  m7 k9 {4 h  {- z+ ~
6. _CURSOR PROC
   
7. 
   
8. PUSH  BP
   
9. MOV  BP,SP
   
10. MOV  DH,[BP+4]
    
11. MOV  DL,[BP+6]
    
12. MOV  AH,02
    7 d" p" T, f4 \' I# {5 E
13. MOV  BH,00
    - i* O' f$ C0 M$ L
14. INT  10H
    
15. POP  BP
    - l2 B2 @! S+ O$ P, j1 K+ w
16. RET
    & h2 c9 Q, }& r: d+ ~* Y6 f) G
17. 
    
18. _CURSOR ENDP

复制代码

) p7 P; J3 `9 o' r

通过上面这个程序，你会看到调用汇编语言的关键就是如何传递参数。事实上，是通过堆栈来传递的但是具体规则是什么呢？下面我就来看看。

- I" U: k7 g+ ^% t% x

调用规则

实际上，在C语言中使用汇编语言最困难的就是如何安全有效的传递参数。否则在调用汇编子程序时就会从堆栈中取出错误的参数。更可恶的是这种错误在编译的时候是不会发现错误提示的。

下面是C与MASM汇编语言混合是用的时候采用的规则：

, R2 w3 A* i6 S2 S3 t8 x

1、参数传递的次序与它们出现的次序是相反的。例如上例中的cursor (x,y)中，首先传递的是y，然后才是x。这与我们的一般想法是不一样的，所以在这儿容易出现错误。

0 e/ l( r* c9 ~

2、 传递完参数后，C程序还将保存（CS，IP）。如果C程序是SMALL或COMPACT存储模式下编译的（或者过程是NEAR型的），那么只保存IP，而 在MEDIUM、LARGE或HUGE模式下编译的（或者过程是FAR型的），那么CS和IP都会被压入堆栈，其顺序是CS在前，IP在后。不过这个过程 是C语言自动进行的而不需要我们干预。这也就是我们在例子2中为什么用MOV DH,[BP+4]而不是MOV  DH,[BP]。因为前面是CS和IP而不是参数，真正的参数从[BP+4]开始。

' |7 q! f( v4 U& p8 T( w! r

3、还有BP也必须保存在堆栈中，然后我们才可以通过BP和偏移地址来访问参数。

4、最后一条指令应当是后面不带数字的RET，因为把堆栈到原始位置的工作将由C程序重新获得控制权以后才会执行。

. a/ H, M; l7 N6 j" N

5、任何于C程序共享的名称都必须在前面加下划线，而且C语言只识别前8个字
' Q) j3 h9 L: M; p' l3 L4 J* [

符。

% n6 l9 M  j9 G4 k3 h& U

6、对于普通的参数C语言传递的是参数值，而对于数组，传递的是指针（也就是数据的地址）。

7、如果C程序是在MEDIUM、LARGE或HUGE模式下编译的，那么汇编语言过程应该设为FAR型，C程序是SMALL或COMPACT存储模式下编译的，那么汇编语言过程应该设为NEAR型。

8 ]2 d4 c) g9 b' |/ V

不过在MASM5.1或TASM1.0以及更高的版本的时候就不必担心偏移地址、在共享名称前加下划线以及保存BP这些琐事了，因为它们可以由编译器自动完成了。很显然例子2是旧格式的。

; G; C& @  N& @: O( [3 j

把汇编语言程序与C语言程序链接到一起

1、确保汇编语言中的过程被定义为PUBLIC，过程名以下划线开始。例如，在C语言中叫做“sum”到汇编语言中就应该是“_sum”.

) {( h; v" p8 P; m* Q

2、在C语言程序中过程定义为外部类型，例如在例子2中的extern cursor (int,int)。

- T' t8 B/ m4 O2 \) P# d( ?

3、用汇编器对汇编语言程序汇编，得到XXX.obj文件。

! u& c5 ]* X9 Z9 e4 n% P; n! }& l

4、用C语言编译器编译C语言程序，得到YYY.obj文件。

5、用链接器将它们链接到一起生成可执行文件：

link XXX.obj + YYY.obj

以上就是混合使用C语言和汇编语言应该注意的几点问题。关于在GCC中使用汇编语言大体上是和上面一样的，只是实现细节上有一点区别而已。下面的这篇文章对于在GCC中使用内嵌汇编进行详细的解释。

GCC使用的内嵌汇编语法格式小教程
8 i* @; X! ?0 C2 t; L. v! i

1. 入门

/ ]3 D) f( O% u& G+ E2 a( y6 O0 _; m在C中嵌入汇编的最大问题是如何将C语言变量与指令操作数相关联。当然，gcc都帮我们想好了。下面是是一个简单例子。
5 p* n. o0 s' t9 R: M" x: A6 P
8 b9 b/ t6 N& d: q6 G+ [" A

asm(“fsinx %1, %0”:”=f”(result):”f”(angle));

这里我们不需要关注fsinx指令是干啥的；只需要知道这条指令需要两个浮点寄存器作为操作数。作为专职处理C语言的gcc编译器，它是没办法知道fsinx这条汇编指令需要什么样的操作数的，这就要求程序猿告知gcc相关信息，方法就是指令后面的”=f”和”f”，表示这是两个浮点寄存器操作数。这被称为操作数规则（constraint）。规则前面加上”=”表示这是一个输出操作数，否则是输入操作数。constraint后面括号内的是与该寄存器关联的变量。这样gcc就知道如何将这条嵌入式汇编语句转成实际的汇编指令了：
2 ]. |: i! s) O4 O/ F) G, F

• fsinx：汇编指令名
• %1, %0：汇编指令操作数
• “=f”(result)：操作数%0是一个浮点寄存器，与变量result关联（对输出操作数，“关联”的意思就是说gcc执行完这条汇编指令后会把寄存器%0的内容送到变量result中）
• “f”(angle)：操作数%1是一个浮点寄存器，与变量angle关联（对输入操作数，“关联”的意思是就是说gcc执行这条汇编指令前会先将变量angle的值读取到寄存器%1中）
  & i6 n  X) p  W  p

因此这条嵌入式汇编会转换为至少三条汇编指令（非优化）：

• 将angle变量的值加载到寄存器%1
• fsinx汇编指令，源寄存器%1，目标寄存器%0
• 将寄存器%0的值存储到变量result
  

当然，在高优化级别下上面的叙述可能不适用；比如源操作数可能本来就已经在某个浮点寄存器中了。
这里我们也看到constraint前加”=”符号的意义：gcc需要知道这个操作数是在执行嵌入汇编前从变量加载到寄存器，还是在执行后从寄存器存储到变量中。常用的constraints有以下几个（更多细节参见gcc手册）：
1 j, {0 S; {1 l0 F& g
0 }! N& j6 r' A, J& D0 m. u& j( \

• m    内存操作数
• r    寄存器操作数
• i    立即数操作数（整数）
• f    浮点寄存器操作数
• F   立即数操作数（浮点）
  

从这个栗子也可以看出嵌入式汇编的基本格式：
# D6 @4 `6 G8 V0 Kasm(“汇编指令”:”=输出操作数规则”(关联变量):”输入操作数规则”(关联变量));
/ p& h" z. ?( _' v" d7 A& @输出操作数必须为左值；这个显然。

5 P  C# D; J6 Z, v6 ^# F( ]
2. 多个操作数，或没有输出操作数
. `* T2 A7 |5 X  N
7 @/ ]8 M# V0 e# Q& ?. S% O如果某个指令有多个输入或输出操作数怎么办？例如arm有很多指令是三操作数指令。这个时候用逗号分隔多个规则：
. y2 C+ T0 r! a  s3 w9 J
, |3 @9 v' H/ z7 |( ]

asm(“add %0, %1, %2”:”=r”(sum):”r”(a), “r”(b));

' o9 W3 b' S% W% \; A每条操作数规则按顺序对应操作数%0, %1, %2。
/ a9 G* r* h4 E+ i1 X对于没有输出操作数的情况，在汇编指令后就没有输出规则，于是就出现两个连续冒号，后跟输入规则。
) W  D- J( ?5 o! n1 U( F9 k! n
( ]1 a9 E2 h3 F$ Z7 C
3. 输入-输出（或读-写）操作数

2 ?% V+ C/ F+ }! e, v有时候一个操作数既是输入又是输出，比如x86下的这条指令：
: C! U* T' G+ Q/ h

add %eax, %ebx

! g( E2 Y6 p! A2 `' ~注意指令使用AT&T格式而不是Intel格式。寄存器ebx同时作为输入操作数和输出操作数。对这样的操作数，在规则前使用”+”字符：
9 e/ s6 Y" X& Q! C, @
% f1 r- d" _+ I0 V

asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b));

对应C语言语句a=a+b。
注意这样的操作数不能使用”=”符号，因为gcc看到”=”符号会认为这是一个单输出操作数，于是在将嵌入汇编转换为真正汇编的时候就不会预先将变量a的值加载到寄存器%0中。
- @5 r8 K& _9 l9 l  k- n  B另一个办法是将读-写操作数在逻辑上拆分为两个操作数：

8 p, \1 Q5 }) @. e$ |2 Q

asm(“add %2, %0” : “=r”(a) : “0”(a), “r”(b));

对“逻辑”输入操作数1指定数字规则”0”，表示这个逻辑操作数占用和操作数0一样的“位置”（占用同一个寄存器）。这种方法的特点是可以将两个“逻辑”操作数关联到两个不同的C语言变量上：
$ F9 _3 e3 M2 r& ]6 R; ]8 M

asm("add %2, %0" : "=r"(c) : "0"(a), "r"(b));

- q0 z6 j$ _, U2 [( \对应于C程序语句c=a+b。
数字规则仅能用于输入操作数，且必须引用到输出操作数。拿上例来说，数字规则”0”位于输入规则段，且引用到输出操作数0，该数字规则自身占用操作数计数1。
! T# f7 K/ w0 E! k5 K8 ^
$ x6 r6 W( |. w4 k这里要注意，通过同名C语言变量是无法保证两个操作数占用同一“位置”的。比如下面这样的写法是不行的:

# @5 d' A2 ~/ w, P1 n+ H（错误写法）asm(“add %2, %0”:”=r”(a):”r”(a), “r”(b));
: g% X( D8 k; x& q

5 S2 `9 z) d8 ~. Z1 w# q5 e6 j( g4. 指定寄存器
1 r) @& i$ V0 A
7 [7 d  [% B! D% ^" w' }
/ t9 l9 t. x, l有时候我们需要在指令中使用指定的寄存器；典型的栗子是系统调用，必须将系统调用码和参数放在指定寄存器中。为了达到这个目的，我们要在声明变量时使用扩展语法：

register int a asm(“%eax”) = 1;              // statement 1

register int b asm(“%ebx”) = 2;              // statement 2

asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b));         // statement 3

: I& ]! O4 r4 X注意只有在执行汇编指令时能确定a在eax中，b在ebx中，其他时候a和b的存放位置是不可知的。
另外，在这么用的时候要注意，防止statement 2在执行时覆盖了eax。例如statement 2改成下面这句：
2 v0 a4 ]0 F! u( }

register int b asm(“%ebx”) = func();

; q' ]. ]) J/ Q函数调用约定会将func()的返回值放在eax里，于是破坏了statement 1对a的赋值。这个时候可以先用一条语句将func返回值放在临时变量里：
- G. `- D0 W" J

int t = func();

register int a asm(“%eax”) = 1;              // statement 1

register int b asm(“%ebx”) = t;              // statement 2

asm("add %1, %0" : "+r"(a) : "r"(b));         // statement 3

) g6 d1 _1 X) t* j, A

5. 隐式改变寄存器
) K4 V0 b4 y# p+ a& N% a
0 X' ^% M' M% _, ?7 f有的汇编指令会隐含修改一些不在指令操作数中的寄存器，为了让gcc知道这个情况，将隐式改变寄存器规则列在输入规则之后。下面是VAX机上的栗子：

* B8 Q( x0 P- L: ]& u8 C. H' a) l

asm volatile(“movc3 %0,%1,%2”

                : /* no outputs */

                :”g”(from),”g”(to),”g”(count)

                :”r0”,”r1”,”r2”,”r3”,”r4”,”r5”);
# [; y" {5 x3 T8 L2 {7 M

（movc3是一条字符块移动（Move characters）指令）
这里要注意的是输入/输出规则中列出的寄存器不能和隐含改变规则中的寄存器有交叉。比如在上面的栗子里，规则“g”中就不能包含r0-r5。以指定寄存器语法声明的变量，所占用的寄存器也不能和隐含改变规则有交叉。这个应该好理解：隐含改变规则是告诉gcc有额外的寄存器需要照顾，自然不能和输入/输出寄存器有交集。
7 X' F! {1 P9 p
9 R! K% I; e( ^# L6 c: P# S另外，如果你在指令里显式指定某个寄存器，那么这个寄存器也必须列在隐式改变规则之中（有点绕了哈）。上面我们说过gcc自身是不了解汇编指令的，所以你在指令中显式指定的寄存器，对gcc来说是隐式的，因此必须包含在隐式规则之中。另外，指令中的显式寄存器前需要一个额外的%，比如%%eax。
) c$ ~3 u$ \) x$ s0 X* V+ D, ]  B

/ o# l/ p/ o5 T2 d$ s5 b6. volatile
; F3 W' M  K1 D9 d, w! K+ I6 U6 T
asm volatile通知gcc你的汇编指令有side effect，千万不要给优化没了，比如上面的栗子。

如果你的指令只是做些计算，那么不需要volatile，让gcc可以优化它；除此以外，无脑给每个asm加上volatile或者是个好办法。
+ l, J, Y. x9 \! Z+ X, k  m