這篇文章主要介紹了C指針原理之C內(nèi)嵌匯編的示例分析,具有一定借鑒價值,感興趣的朋友可以參考下,希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲,下面讓小編帶著大家一起了解一下。
成都創(chuàng)新互聯(lián)是一家集網(wǎng)站建設(shè),資溪企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),資溪品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,資溪網(wǎng)站建設(shè)報價,網(wǎng)絡(luò)營銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,資溪網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè),幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強企業(yè)競爭力??沙浞譂M足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時我們時刻保持專業(yè)、時尚、前沿,時刻以成就客戶成長自我,堅持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己,讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實用型網(wǎng)站。內(nèi)聯(lián)匯編的重要性體現(xiàn)在它能夠靈活操作,而且可以使其輸出通過 C 變量顯示出來。因為它具有這種能力,所以 "asm" 可以用作匯編指令和包含它的 C 程序之間的接口。簡單得說,內(nèi)聯(lián)匯編,就是可以讓程序員在C語言中直接嵌入?yún)R編代碼,并與匯編代碼交互C程序中的C表達(dá)式,享受匯編的高運行效率。
內(nèi)聯(lián)匯編的格式是直接在C代碼中插入以下格式:
asm( .... .... )
其中的"..."為匯編代碼,比如下面例子中,在 result=a*b和printf("%d\n",result)之間插入一段匯編,
下面的這段匯編什么都不做,每個nop指令占用一個指令的執(zhí)行時間
result=a*b; asm("nop\n\t" "nop\n\t" "nop\n\t" "nop");//4個nop指令,\n\t表示換行,然后加上TAB行首空,因為每個匯編指令必須在單獨一行,需要換行,加上制表符是為了適應(yīng)某些編譯器的要求。 printf("%d\n",result);
可以很明顯地看到:
匯編代碼之間用“\n\t”間隔,并且每條匯編代碼單獨占用一行,共有4個nop指令,每個指令后的“\n\t”表示換行,然后加上TAB行首空,因為每個匯編指令必須在單獨一行,需要換行,加上制表符是為了適應(yīng)某些編譯器的要求。
下面是一個完整的例子,內(nèi)嵌的匯編完成對2個C程序定義的全局變量c和d的相加,并將相加結(jié)果存入全局變量addresult中:
#include <stdio.h> int c=10; int d=20; int addresult; int main(void){ int a=6; int b=2; int result; result=a*b; asm("nop\n\t" "nop\n\t" "nop\n\t" "nop");//4個nop指令,\n\t表示換行,然后加上TAB行首空,因為每個匯編指令必須在單獨一行,需要換行,加上制表符是為了適應(yīng)某些編譯器的要求。 printf("%d\n",result); asm("pusha\n\t" "movl c,%eax\n\t" "movl d,%ebx\n\t" "add %ebx,%eax\n\t" "movl %eax, addresult\n\t" "popa");//使用全局C變量c和d printf("%d\n",addresult); return 0; }
編譯上述代碼
$ gcc -o test test.c $ ./test 12 30
在匯編代碼中可以直接使用變量名稱操作C程序定義的全局變量,比如c、d和addresult就是全局變量:
"movl c,%eax\n\t" "movl d,%ebx\n\t" "movl %eax, addresult\n\t"
內(nèi)聯(lián)匯編部分如果不需要編譯器優(yōu)化( 優(yōu)化可能破壞匯編代碼的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因為匯編代碼直接操作寄存器,而寄存器使用優(yōu)化是編譯器提供的功能), 可以在 "asm" 后使用關(guān)鍵字 "volatile"。
asm volatile( .... .... )
如果程序必須與 ANSI C 兼容,則應(yīng)該使用 asm 和 volatile。
__asm__ __volatile__( ......... ......... )
下面的代碼和剛才代碼功能一樣,唯一的區(qū)別是不需要優(yōu)化
#include <stdio.h> int c=10; int d=20; int addresult; int main(void){ int a=6; int b=2; int result; result=a*b; //ansi c標(biāo)準(zhǔn)的asm有其它用,所以用__asm__,__volatile__表示內(nèi)聯(lián)匯編部分不用優(yōu)化(可以用volatile,但是ansi c不行),以防優(yōu)化破壞內(nèi)聯(lián)代碼組織結(jié)構(gòu) __asm__ __volatile__("nop\n\t" "nop\n\t" "nop\n\t" "nop");//4個nop指令,\n\t表示換行,然后加上TAB行首空,因為每個匯編指令必須在單獨一行,需要換行,加上制表符是為了適應(yīng)某些編譯器的要求。 printf("%d\n",result); __asm__ __volatile__("pusha\n\t" "movl c,%eax\n\t" "movl d,%ebx\n\t" "add %ebx,%eax\n\t" "movl %eax, addresult\n\t" "popa");//使用全局C變量c和d printf("%d\n",addresult); return 0; }
如何在內(nèi)聯(lián)匯編中訪問C程序的局部變量呢,請看下面這段代碼。
#include <stdio.h> int main(void){ //不使用全局變量,必須使用擴展GNU的asm //格式為:asm("匯編代碼":輸出位置:輸入位置:改動的寄存器列表) //a為eax,ax,al;b為ebx等;c為ecx等;d為edx等;S為esi或si;D為edi或di //+讀和寫;=寫;%如果必要,操作數(shù)可以和下一個操作數(shù)切換;&在內(nèi)聯(lián)函數(shù)完成之前,可以刪除或重新使用操作數(shù) int xa=6; int xb=2; int result; //ansi c標(biāo)準(zhǔn)的asm有其它用,所以用__asm__,__volatile__表示內(nèi)聯(lián)匯編部分不用優(yōu)化(可以用volatile,但是ansi c不行),以防優(yōu)化破壞內(nèi)聯(lián)代碼組織結(jié)構(gòu) asm volatile( "add %%ebx,%%eax\n\t" "movl $2,%%ecx\n\t" "mul %%ecx\n\t" "movl %%eax,%%edx" :"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb):"%ecx");//注意擴展方式使用2個%表示 printf("%d\n",result); return 0; }
這個例子完成這個計算:(xa+xb)2=(6+2)2=16
不使用全局變量與匯編代碼交互,我們必須使用擴展GNU的asm ,格式為:
asm("匯編代碼":輸出位置:輸入位置:改動的寄存器列表)
匯編代碼中涉及寄存器部分的使用2個“%”,如:使用%%eax表示eax寄存器
輸出位置、輸入位置的特殊命名規(guī)則為:
a為eax,ax,al;b為ebx等;c為ecx等;d為edx等;S為esi或si;D為edi或di
+讀和寫
=寫
%如果必要,操作數(shù)可以和下一個操作數(shù)切換
&在內(nèi)聯(lián)函數(shù)完成之前,可以刪除或重新使用操作數(shù)
上述代碼中,匯編代碼部分為
輸出位置、輸入位置、改動的寄存器列表部分為:
:"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb):"%ecx"
先來看匯編代碼部分,使用雙%號表示寄存器,比如:
"add %%ebx,%%eax\n\t"
關(guān)于輸出位置、輸入位置部分,可以這么理解:將變量與寄存器綁定,綁定后,對寄存器的操作就是對變量的操作。
:"=d"(result):"a"(xa),"b"(xb)
將result與寄存器edx綁定,xa與寄存器eax綁定,xb與寄存器ebx綁定。
%ecx屬于需要改動的寄存器
#include <stdio.h> int main(void){ int xa=6; int xb=2; int result; //使用占位符,由r表示,編譯器自主選擇使用哪些寄存器,%0,%1。。。表示第1、2。。。個變量 asm volatile( "add %1,%2\n\t" "movl %2,%0" :"=r"(result):"r"(xa),"r"(xb)); printf("%d\n",result); return 0; }
result、xa、xb綁定的寄存器由編譯器決定,前面的例子中我們采用直接指定的方式,在這里我們改成由編譯器
自主選擇,"r"是占位符,表示由編譯器自主選擇使用哪些寄存器,不指定哪個變量綁定在哪個寄存器上,
:"=r"(result):"r"(xa),"r"(xb)
那我們?nèi)绾沃肋@些變量綁定在哪些寄存器上呢,不知道綁定的寄存器,如何對變量進(jìn)行操作呢,可以使用
%0,%1這樣的符號來代替要操作的寄存器,%后的數(shù)字表示第幾個變量,如:%0,%1。。。表示第1、2。。。個變量。
:"=r"(result):"r"(xa),"r"(xb)
上面這個輸出和輸入列表已經(jīng)指定了變量的順序,
result是第0個,xa是第1個,xb是第2個
下面的例子完成 xb=xb-xa的計算,問題出現(xiàn)了,可能會導(dǎo)致xb被分配了2個寄存器:
:"=r"(xb):"r"(xa),"r"(xb));
使用引用占位符能有效地使用可用寄存器,在這里我們指定xb使用第0個變量綁定的寄存器
:"=r"(xb):"r"(xa),"0"(xb));
第0個變量就是xb,即xb綁定的寄存器被修改后,結(jié)果仍寫回原寄存器
下面是完整例子
#include <stdio.h> int main(void){ int xa=2; int xb=6; asm volatile( "subl %1,%0\n\t" :"=r"(xb):"r"(xa),"0"(xb)); printf("%d\n",xb); return 0; }
我們編譯運行一下
$ gcc -o test test.c $ ./test 4
用數(shù)字來表示變量的順序也許很麻煩,我們可以使用更簡單的方法,使用“[標(biāo)識]”的格式標(biāo)記綁定后的變量。 下面的代碼完成xb=xb+xa的計算
#include <stdio.h> int main(void){ int xa=6; int xb=2; asm volatile( "add %[mya],%[myb]\n\t" :[myb]"=r"(xb):[mya]"r"(xa),"0"(xb)); printf("%d\n",xb); return 0; }
我們使用m標(biāo)記可以直接在內(nèi)存中對數(shù)進(jìn)行操作,前面的例子對變量進(jìn)行操作時都需要將變量值存儲在要修改的寄存器中,然后將它寫回內(nèi)存位置中.
#include <stdio.h> int main(void){ int xa=2; int xb=6; asm volatile( "subl %1,%0\n\t" :"=r"(xb):"m"(xa),"0"(xb)); printf("%d\n",xb); return 0; }
我們直接從xa的內(nèi)存地址中將xa取出,而不需要再將xa先存儲在一個寄存器。
首先,我們看一下AT&T匯編各段的意義
節(jié) 含義
.text 已編譯程序的機器代碼
.rodata 只讀數(shù)據(jù),如pintf和switch語句中的字符串和常量值
.data 已初始化的全局變量
.bss 未初始化的全局變量
.symtab 符號表,存放在程序中被定義和引用的函數(shù)和全局變量的信息
.rel.text 當(dāng)鏈接器吧這個目標(biāo)文件和其他文件結(jié)合時,.text節(jié)中的信息需修改
.rel.data 被模塊定義和引用的任何全局變量的信息
.debug 一個調(diào)試符號表。
.line 原始C程序的行號和.text節(jié)中機器指令之間的映射
.strtab 一個字符串表,其內(nèi)容包含.systab和.debug節(jié)中的符號表
上面列表也許比較抽象,我們從一個C程序生成的中間匯編代碼分析:
#include <stdio.h> void main(){ char *x="xxxx"; char y[]="yy";//y的16進(jìn)制ASCII碼是97,9797的十進(jìn)制為31097 printf("%s-----%s",x,y); exit(0); }
我們使用gcc -S testcr.c,查看編譯生成的匯編代碼(為便于理解,將生成的匯編代碼進(jìn)行了注釋)
.file "testcr.c" .section .rodata .LC0: .string "xxxx"#使用char *分配 .LC1: .string "%s-----%s" .text .globl main .type main, @function main: pushl %ebp movl %esp, %ebp andl $-16, %esp subl $32, %esp#分配32字節(jié)??臻g,根據(jù)變量情況分配 movl $.LC0, 24(%esp)#x變量使用指針(4個字節(jié)大小),放入棧中,可以看到,變量分配靠近棧空間的尾部 movw $31097, 29(%esp)#字符'yy'移到main程序的棧中,直接將y變量的值放入棧中 movb $0, 31(%esp)#加上NULL標(biāo)志,表示字符結(jié)束 movl $.LC1, %eax leal 29(%esp), %edx movl %edx, 8(%esp) movl 24(%esp), %edx movl %edx, 4(%esp) movl %eax, (%esp) call printf movl $0, (%esp) call exit .size main, .-main .ident "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3" .section .note.GNU-stack,"",@progbits
在MAIN函數(shù)中char *分配在只讀數(shù)據(jù)段中,實際使用時,只在程序棧中分配一個指針的空間。char[] 在程序棧中分配空間,然后直接使用movl、movw之類的匯編直接把值放入棧中空間。那么在其它函數(shù)中聲明的呢,可以從以下程序中看出,仍然如此。
#include <stdio.h> void myprinf(){ char *x="xxxx"; char y[]="yy";//y的16進(jìn)制ASCII碼是97,9797的十進(jìn)制為31097 printf("%s-----%s",x,y); } void main(){ int num=1; myprint(); exit(0); }
生成的中間匯編代碼為:
.file "testcr.c" .section .rodata .LC0: .string "xxxx" .LC1: .string "%s-----%s" .text .globl myprinf .type myprinf, @function myprinf: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $40, %esp movl $.LC0, -16(%ebp) movw $31097, -11(%ebp) movb $0, -9(%ebp) movl $.LC1, %eax leal -11(%ebp), %edx movl %edx, 8(%esp) movl -16(%ebp), %edx movl %edx, 4(%esp) movl %eax, (%esp) call printf leave ret .size myprinf, .-myprinf .globl main .type main, @function main: pushl %ebp movl %esp, %ebp andl $-16, %esp subl $32, %esp movl $1, 28(%esp) call myprint movl $0, (%esp) call exit .size main, .-main .ident "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3" .section .note.GNU-stack,"",@progbits
內(nèi)存的常用分配方式有:
第一,靜態(tài)分配,所有名字在編譯時綁定某個存儲位置。不能在運行時改變
第二,棧分配,活動時壓入系統(tǒng)棧。
第三,堆分配,以任意次序分配
感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章,希望小編分享的“C指針原理之C內(nèi)嵌匯編的示例分析”這篇文章對大家有幫助,同時也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)建站,關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站建設(shè)公司行業(yè)資訊頻道,更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!
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