在Visual C++中使用内联汇编

                   在Visual C++中使用内联汇编

                          作者：Yonsm
一、内联汇编的优缺点

   因为在Visual C++中使用内联汇编不需要额外的编译器和联接器，且可以处理Visual C++中不能处理的一些事情，而且可以使用在C/C++中的变量，所以非常方便。内联汇编主要用于如下场合:

   1.使用汇编语言写函数；
   2.对速度要求非常高的代码；
   3.设备驱动程序中直接访问硬件；
   4."Naked" Call的初始化和结束代码。
     //(."Naked"，理解了意思，但是不知道怎么翻译^_^，大概就是不需要C/C++的编译器(自作聪明)生成的函数初始化和收尾代码，请参看MSDN的"Naked Functions"的说明)

   内联汇编代码不易于移植，如果你的程序打算在不同类型的机器（比如x86和Alpha）上运行，应当尽量避免使用内联汇编。这时候你可以使用MASM，因为MASM支持更方便的的宏指令和数据指示符。


二、内联汇编关键字

   在Visual C++使用内联汇编用到的是__asm关键字，这个关键字有两种使用方法:

   1.简单__asm块
       __asm
       {
           MOV     AL, 2
           MOV     DX, 0XD007
           OUT     AL, DX
       }

   2.在每条汇编指令之前加__asm关键字
       __asm MOV   AL, 2
       __asm MOV   DX, 0xD007
       __asm OUT   AL, DX

   因为__asm关键字是语句分隔符，因此你可以把汇编指令放在同一行:
       __asm MOV AL, 2     __asm MOV DX, 0XD007    __asm OUT AL, DX

   显然，第一种方法和C/C++的风格很一致，并且有很多其它优点，因此推荐使用第一种方法。

   不象在C/C++中的"{}"，__asm块的"{}"不会影响C/C++变量的作用范围。同时，__asm块可以嵌套，嵌套也不会影响变量的作用范围。



三、在__asm块中使用汇编语言

   1.内联汇编指令集
   内联汇编完全支持的Intel 486指令集，允许使用MMX指令。不支持的指令可以使用_EMIT伪指令定义(_EMIT伪指令说明见下文)。

   2.MASM表达式
   内联汇编可以使用MASM中的表达式。比如: MOV EAX, 1。

   3.数据指示符和操作符
   虽然__asm块中允许使用C/C++的数据类型和对象，但它不能用MASM指示符和操作符定义数据对象。这里特别指出，__asm块中不允许MASM中的定义指示符: DB、DW、DD、DQ、DT和DF，也不允许DUP和THIS操作符。MASM结构和记录也不再有效，内联汇编不接受STRUC、RECORD、WIDTH或者MASK。

   4.EVEN和ALIGN指示符
   尽管内联汇编不支持大多数MASM指示符，但它支持EVEN和ALIGN，当需要的时候，这些指示符在汇编代码里面加入NOP(空操作)指令使标号对齐到特定边界。这样可以使某些处理器取指令时具有更高的效率。

   5.MASM宏指示符
   内联汇编不是宏汇编，不能使用MASM宏指示符(MACRO、REPT、IRC、IRP和ENDM)和宏操作符(<>、!、&、%和.TYPE)。

   6.段说明
   必须使用寄存器来说明段，跨越段必须显式地说明，如ES:[BX]。

   7.类型和变量大小
   我们可以使用LENGTH来取得C/C++中的数组中的元素个数，如果不是一个数组，则结果为一。使用SIZE来取得C/C++中变量的大小，一个变量的大小是LENGTH和TYPE的乘积。TYPE用来取得一个变量的大小，如果是一个数组，它得到的一个数组中的单个元素的大小。

   8.注释
   可以使用C/C++的注释，但推荐用ASM的注释，即";"号。

   9._EMIT伪指令
   _EMIT伪指令相当于MASM中的DB，但一次只能定义一个字节，比如:
       __asm
       {
           JMP     _CodeOfAsm

           _EMIT   0x00    ; 定义混合在代码段的数据
           _EMIT   0x01

       _CodeOfAsm:
           ; 这里是代码
           _EMIT   0x90    ; NOP指令
       }



四、在__asm块中使用C/C++语言元素

   C/C++与汇编可以混合使用，在内联汇编可以使用C/C++的变量和很多其它C/C++的元素。在__asm块中可以使用以下C/C++元素:

   1.符号，包括标号、变量和函数名；

   2.常量，包括符号常量和枚举型(enum)成员；

   3.宏定义和预处理指示符；

   4.注释，包括"/**/"和"//"；

   5.类型名，包括所有MASM中合法的类型

   6.typedef名称， 像PTR、TYPE、特定的结构成员或枚举成员这样的通用操作符。

   在__asm块中，可以使用C/C++或ASM的基数计数法(比如: 0x100和100H是相等的)。

   __asm块中不能使用像<<一类的C/C++操作符。C/C++和MASM通用的操作符，比如"*"和"[]"操作符，都被认为是汇编语言的操作符。举个例子:

       int array[10];

       __asm MOV array[6], BX ;  Store BX at array+6 (not scaled)

       array[6] = 0;         /* Store 0 at array+12 (scaled) */

   * 小技巧: 内联汇编中，你可以使用TYPE操作符使作其与C一致。比如，下面两条语句是一样的:

       __asm MOV array[6 * TYPE int], 0 ; Store 0 at array + 12

       array[6] = 0;                   /* Store 0 at array + 12 */

   内联汇编能通过变两名直接引用C/C++的变量。__asm块中可以引用任何符号，包括变量名。

   如果C/C++中的类、结构或者枚举成员具有唯一的名称，如果在"."操作符之前不指定变量或者typedef名称，则__asm块中只能引用成员名称。然而，如果成员不是唯一的，你必须在"."操作符之前加上变量名或typedef名称。例如，下面的两个结构都具有same_name这个成员变量:

       struct first_type
       {
           char *weasel;
           int same_name;
       };

       struct second_type
       {
           int wonton;
           long same_name;
       };

   如果按下面声明变量:

       struct first_type hal;
       struct second_type oat;

   那么，所有引用same_name成员的地方都必须使用变量名，因为same_name不是唯一的。另外，上面的weasel变量具有唯一的名称，你可以仅仅使用它的成员名称来引用它:

       __asm
       {
           MOV EBX, OFFSET hal
           MOV ECX, [EBX]hal.same_name ; 必须使用 'hal'
           MOV ESI, [EBX].weasel       ; 可以省略 'hal'
       }

   注意，省略了变量名仅仅是为了写代码的方便，生成的汇编指令的还是一样的。

   可以不受限制地访问C++成员变量，但是不能调用C++的成员函数。



五、寄存器使用

   一般来说，在__asm块开始的时候，寄存器是空的，不能在两个__asm之间保存寄存器的值。(这是MSDN上说的，我在实际使用时发现，好像并不是这样。不过它是说"一般"，我是特殊:))

   如果一个函数被声明成了__fastcall，则其参数将放在寄存器中，这将给寄存器的管理带来问题。所以，如果要将一个函数声明成__fastcall，必须保存ECX寄存器。为了避免以上的冲突，在声明为__fastcall的函数中不要有__asm块。如果用了/Gr编译选项(它全局的变成__fastcall)，将每个函数声明成__cdecl或者__stdcall，这个属性告诉编译器用传统的C方法。

   如果使用EAX、EBX、ECX、EDX、ESI和EDI寄存器，你不需要保存它；但如果你用到了DS、 SS、SP、BP和标志寄存器，那就应该PUSH保存这些寄存器。

   如果程序中改变了用于STD和CLD的方向标志，你必须将其恢复到原来的值。




六、转跳

   可以在C里面使用goto调到__asm块中的标号处，也可以在__asm块中转跳到__asm块里面和外面的标号处。__asm块内的标号是不区分大小写的(指令、指示符等也是不区分大小写的)。例:

       void func()
       {
               goto C_Dest;    /* 合法 */
               goto c_dest;    /* 错误 */

               goto A_Dest;    /* 合法 */
               goto a_dest;    /* 合法 */

               __asm
               {
                       JMP C_Dest  ; 合法
                       JMP c_dest  ; MSDN上说合法，但是我在VS.NET中编译，认为这样不合法

                       JMP A_Dest  ; 合法
                       JMP a_dest  ; 合法

       a_dest:     ; __asm 标号
               }

       C_Dest:     /* C的标号 */
       return;
       }


   不要使用函数名称当作标号，否则将使其跳到函数执行而不是标号处。如下所示:

       ; 错误: 使用函数名作为标号
       JNE exit
       .
       .
       .
       exit:
       ; 下面是更多的ASM代码


   美元符号$用于指定当前位置，如下所用，常用于条件跳转:

       JNE $+5 ; 下面这条指令的长度是5个字节
       JMP farlabel
       ;$+5，跳到了这里
       .
       .
       .
       farlabel:



七、调用函数

   内联汇编调用C/C++函数必须自己清除堆栈，下面是一个调用C/C++函数例子:

       #include

       char szformat[] = "%s %s/n";
       char szHello[] = "Hello";
       char szWorld[] = " world";
       void main()
       {
           __asm
           {
               MOV     EAX, OFFSET szWorld
               PUSH    EAX
               MOV     EAX, OFFSET szHello
               PUSH    EAX
               MOV     EAX, OFFSET szformat
               PUSH    EAX
               CALL    printf

               //内联汇编调用C函数必须自己清除堆栈
               //用不使用的EBX寄存器清除堆栈，或ADD ESP, 12
               POP     EBX
               POP     EBX
               POP     EBX
           }
       }

   注意:函数参数是从右向左压栈。

   不能够访问C++中的类成员函数，但是可以访问extern "C"函数。

   如果调用Windows API函数，则不需要自己清除堆栈，因为API的返回指令是RET n，会自动清除堆栈

   比如下面的例子:

       #include

       char szAppName[] = "API Test";

       void main()
       {
           char szHello[] = "Hello, world!";

           __asm
           {
               PUSH    MB_OK OR MB_ICONINformATION
               PUSH    OFFSET szAppName    ; 全局变量用OFFSET
               LEA     EAX, szHello        ; 局部变量用LEA
               PUSH    EAX
               PUSH    0
               CALL    DWORD PTR [MessageBoxA]     ; 注意这里，我费了好大周折才发现不是CALL MessageBoxA
           }
       }

   一般来说，在Visual C++中使用内联汇编是为了提高速度，因此这些函数调用尽可能用C/C++写。



八、一个例子

   下面的例子是在VS.NET(即VC7)中C语言写的。先建一个工程，将下列代码放到工程中的.c文件中编译，无需作特别的设置，即可编译通过。

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   //预处理
   #include
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


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   //全局变量
   HWND g_hWnd;
   HINSTANCE g_hInst;

   TCHAR szTemp[1024];

   TCHAR szAppName[] = "CRC32 Sample";
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   //函数声明
   DWORD GetCRC32(const BYTE *pbData, int nSize);
   int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int iCmdShow);
   LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
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   //主函数
   int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int iCmdShow)
   {
       MSG msg;
       WNDCLASSEX wndClassEx;

       g_hInst = hInstance;

       wndClassEx.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
       wndClassEx.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW;
       wndClassEx.lpfnWndProc = (WNDPROC) WindowProc;
       wndClassEx.cbClsExtra = 0;
       wndClassEx.cbWndExtra = 0;
       wndClassEx.hInstance = g_hInst;
       wndClassEx.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
       wndClassEx.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
       wndClassEx.hbrBackground = (HBRUSH) (COLOR_WINDOW);
       wndClassEx.lpszMenuName = NULL;
       wndClassEx.lpszClassName = szAppName;
       wndClassEx.hIconSm = NULL;

       RegisterClassEx(&wndClassEx);

       g_hWnd = CreateWindowEx(0, szAppName, szAppName, WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU | WS_THICKFRAME | WS_MINIMIZEBOX,
           CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, 300, 70,
           NULL, NULL, g_hInst, NULL);

       ShowWindow(g_hWnd, iCmdShow);
       UpdateWindow(g_hWnd);

       while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
       {
           TranslateMessage(&msg);
           DispatchMessage(&msg);
       }
       return ((int) msg.wParam);
   }
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   //主窗口回调函数
   LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
   {
       switch (uMsg)
       {
       case WM_CREATE:
           CreateWindowEx(WS_EX_CLIENTEDGE, "EDIT", NULL, WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_BORDER | ES_AUTOHSCROLL | ES_AUTOVSCROLL | ES_NOHIDESEL | WS_OVERLAPPED,
               7, 12, 220, 22,
               hWnd, (HMENU)1000, g_hInst, NULL);
           CreateWindowEx(0, "BUTTON", "&OK", WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON | WS_OVERLAPPED | BS_FLAT,
               244, 12, 40, 20,
               hWnd, (HMENU)IDOK, g_hInst, NULL);

           break;

       case WM_COMMAND:
           switch (LOWORD(wParam))
           {
           case IDOK:
               GetDlgItemText(g_hWnd, 1000, szTemp + 100, 800);
               wsprintf(szTemp, "当前文本框内的字符串的CRC32校验码是: 0x%lX", GetCRC32(szTemp + 100, (int)strlen(szTemp + 100)));
               MessageBox(g_hWnd, szTemp, szAppName, MB_OK|MB_ICONINformATION);
           }
           break;

       case WM_DESTROY:
           PostQuitMessage(0);
           break;

       default:
           return (DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam));
       }
       return (0);
   }
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   //GetCRC32: 求字节流的CRC32校验码
   //参数:
   //      pbData: 指向字节流缓冲区首地址
   //      nSize: 字节流长度
   //
   //返回值:
   //      字节流的CRC32校验码
   //
   //这里使用查表法求CRC32校验码，这部分是参考老罗的文章《 矛与盾的较量（2）——CRC原理篇》该写的。
   //原文的具体内容请参看: http://asp.7i24.com/netcool/laoluo/articles/show_article.asp?Article_ID=15
   //
   //下面使用内联汇编求CRC32校验码，充分使用了CPU中的寄存器，速度和方便性都是使用C/C++所不能比拟的
   //
   DWORD GetCRC32(const BYTE *pbData, int nSize)
   {
       DWORD dwCRC32Table[256];

       __asm   //这片内联汇编是初始化CRC32表
       {
           MOV     ECX, 256

   _NextTable:
           LEA     EAX, [ECX-1]
           PUSH    ECX
           MOV     ECX, 8

   _NextBit:
           SHR     EAX, 1
           JNC     _NotCarry
           XOR     EAX, 0xEDB88320
   _NotCarry:
           DEC     ECX
           JNZ     _NextBit

           POP     ECX
           MOV     [dwCRC32Table + ECX*4 - 4], EAX
           DEC     ECX
           JNZ     _NextTable
       }

       __asm   //下面是求CRC32校验码
       {
           MOV     EAX, -1
           MOV     EBX, pbData
           OR      EBX, EBX
           JZ      _Done
           MOV     ECX, nSize
           OR      ECX, ECX
           JZ      _Done

   _NextByte:
           MOV     DL, [EBX]

           XOR     DL, AL
           MOVZX   EDX, DL
           SHR     EAX, 8
           XOR     EAX, [dwCRC32Table + EDX*4]

           INC     EBX
           LOOP    _NextByte
   _Done:
           NOT     EAX
       }
   }
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九、后话

   本来打算写个综合各种内联汇编用法的例子，由于本人拖拖拉拉的习惯，虽经dREAMtHEATER多次催促，到最后还是不免草草了事。如果有什么谬误或不明之处，欢迎批评指正并一起探讨(QQ: 123018)。



                                                [email protected]
                                                     2002.9.3

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>> 参考资料:
 1.Sunwen，《VC内联ASM汇编学习笔记》
 2.老罗，《矛与盾的较量（2）——CRC原理篇》
 3.Microsoft，《MSDN Library - January 2001》

～·  全文完　·～