内联汇编基础知识

内联汇编基础知识
 

一、 内联汇编简述

　　Visual C++ 6.0编译器下，内联汇编可以使用所有的Intel486处理器指令集。而且可以对目标处理器建立起伪指令来实现附加指令功能。内联汇编可以使用MASM编译器所允许的表达式，其中的一些表达式可以通过操作符和操作数的组合，对单精值进行运算。

　　虽然内联汇编可以访问C/C++中的数据变量以及类对象，但它不可能通过MASM指令和操作符来定义数据及对象。尤其你还不能使用DB, DW, DD, DQ, DT和DF等定义指令以及DUP和This操作符。汇编中的结构记录也不是可用的。内联汇编也不支持directives STRUC, RECORD, WIDTH, 和 MASK指令。不过，在内联汇编可以使用到一个_emit宏指令，它类似于MASM中的DB指令，它可以在本区域内定义出一个字节型，虽然它每次只能定义一个字节出来，但还是可以用它来定义出一个字符串，请看示例:

#define randasm __asm _emit 0x4A __asm _emit 0x43 __asm _emit 0x4B
…
__asm
{
    randasm
}

虽然内联汇编不支持MASM中的很多指令，但它支持EVEN 和 ALIGN指令。它们被用于那些需要使用align labels来指定分界线的汇编指令。
内联汇编不可以是一个宏汇编程序，你不可以使用MASM中的宏定义指令以及宏操作符。但内联汇编是可以使用C/C++中的预理指令来定义宏。

在处理段时，你只能使用寄存器，而不是通过名字，因为在内联汇编中这是非法的。而且段必须显式地使用寄存器,如: ES:[BX]

在内联汇编使用操作符LENGTH, SIZE, 和 TYPE可以来对变量以及类型进行长度的测量，你可以使用它们来求得C/C++中的变量及类型的长度：

*LENGTH操作符可以返回在一个变量数组中的元素个数，如果返回为1则代表这不是一个变量数组。

*SIZE操作符可以求得一个变量及类型的总长度。这个值也可以由LENGTH与TYPE积来求得。

*TYPE操作符可以求得一个变量及类型的长度，与SIZE不同的是，如果变量名是一个数组的话，则返加这个数组中单个元素的长度。

具体情况请看下表:

__asm C Size
LENGTH arr sizeof(arr)/sizeof(arr[0]) 8
SIZE arr sizeof(arr) 16
TYPE arr sizeof(arr[0]) 2

包含着内联汇编的程序可以使用/Zi选项编译，从而来进行代码级的调试工作。这样，你就可以同时在C/C++程序段与内联汇编段中设置断点，如果你使用/Fas选项允许混合汇编与C/C++源程序调试方式，那么你就可以看到混合着汇编与源程序的代码集合。

　　Visual C++编译器允许你在内联汇编程序中使用Intel处理器的MMX指令集。不过如果使用MMX指令集编译器会发生警告。更多的信息请查看MSDN的Web站点。

二、 关于内联汇编的具体使用说明

　　因为内联汇编不需要编译与链接过程，因此它比一个汇编程序更为方便。由于它能够访问C/C++中的变量及函数，所以它能够更好和你C/C++代码融为一体。内联汇编可以在以下方面进行编程：

*用汇编语言编写函数。
*使用汇编语言来产生速度最优化代码段。
*直接使用汇编语言来对硬件进行访问。
*为naked函数调用编写保护现场和恢复现场代码( prolog and epilog code)

如果你计划在不同机器上运行程序的话，那么你应该分别放置不同机种的专一汇编代码。因为内联汇编有一定的机器专一性，它不完全支持所有MASM中的宏与数据类型。

VC不支持C++中的asm关键字，所以你需要使用__asm(两个下划线)关键字来编写你的内联汇编代码。

你可以使用这个关键字来编写一个内联代码段，如:

__asm
{
    mov al, 2
    mov dx, 0xD007
    out al, dx
}

也可以只编写一行式的内联代码，如:

__asm mov al, 2
__asm mov dx, 0xD007
__asm out al, dx

以上两段代码是同义的。但是第一种写法比较有好处(advantages?)，它可以与C源码明显的区别开来，而且避免重复输入不必要__asm关键字。 在内联汇编代码段中以下的C语言元素是可以被应用的：

*符号，包括跳转标签，变量名和函数名。(所使用C/C++符号必须在其使用名域之内。)
*C/C++常量，包括const符号化常量和共用体(enum)中的常量
*宏以及预处理表达式。
*C/C++风格的注释,//,/*,*/
*类型名
*typedef定义的类型名

三、在内联汇编代码中使用C操作符

　　在内联汇编中不能使用C/C++专有的操作符，诸如:<<,虽然，有一些操作符是MASM与C中都在使用的，比如：*操作符。但在内联汇编中被优先解释为汇编操作符。例如，在C中方括号是用来访问数组的元素的。C将它解释为首地址+单个元素长度*元素序号。而在内联汇编中，则将它解释为首地址+方括号中定义的数量。是对一个地址的字节偏移量。这一点是在编程中应该特注意的。所以以下这一段代码是错误的

int array[10];
__asm mov array[6], 0 ; 期望达到C中的array[6] = 0功能，但这是错误的。

正确的代码如下：

__asm mov array[6 * TYPE int], 0 ;
array[6] = 0;

在内联汇编中使用C/C++符号(如前面如述，符号包括常量名，变量名，函数名以及跳转标签)应注意以下几点：

*所使用C/C++符号必须在其使用名域之内。
*一般的情况下，一句汇编语句只允许出现一个C/C++符号。在LENGTH, TYPE, 和 SIZE表达式中则可以使用多个C/C++符号。
*就像C语言一样，在内联汇编中调用函数之前，必须显式的声明函数。否则编译器将会报错。
*注意在内联汇编中不能使用那些与MASM中保留字相同的C/C++符号。
*注意C/C++中的类，结构体以及共用体在内联汇编中不直接使用。
下面将举几个关于使用C/C++符号的例子。
如果先前C已经定义了一个变量var,那么则内联汇编可以访问这个变量如下：

__asm mov eax, var ;将变量var中的值赋给eax寄存器中。

如果有一个结构体first_type和一个实例hal:

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

在访问hal对象时，则必须如下：

__asm
{
    mov ebx, OFFSET hal ;取得hal对象的首地址
    mov ecx, [ebx]hal.same_name ;加上same_name偏移值，则可以访问到成员same_name
    mov esi, [ebx]hal.weasel ;加上weasel偏移值。
}

下面是一个内联汇编如何实现一个函数的例子：

#include <stdio.h>
int power2( int num, int power );

void main( void )
{
    printf( "3 times 2 to the power of 5 is %d/n", /
    power2( 3, 5) );
}

int power2( int num, int power )
{
    __asm
    {
        mov eax, num ; 取得第一个参数
        mov ecx, power ; 取得第二个参数
        shl eax, cl ; EAX = EAX * CL
    }
    //在函数中，返回值是由eax负责往回传递的。(顺便问一句ax与eax有什么不同啊?是不是一样的？)
}

因为内联函数中没有return，所以在上面的例子中，编译器会报出警告。还好，不像Java一样，少一个多一个return都会编译不通过。你可以使用宏#pragma warning来关掉警告器。在pascall式函数中堆栈的复位是由函数负责的，而不是调用者。在上面的例子中，由是在C函数中内部嵌入汇编来完成汇编函数的。在C函数出口处，C编译器会自动添加复栈指令，而不必自己添写。那反而会使系统混乱. 在内联汇编中跳转指令(包括条件跳转)，可以跳转到C语言goto能到的所有地方。Goto也可以跳到内联汇编中定义的标签，示例如下:

void func( void )
{
    goto C_Dest; /* Legal: correct case */
    goto c_dest; /* Error: incorrect case在C中大小写区分。*/

    goto A_Dest; /* Legal: correct case */
    goto a_dest; /* Legal: incorrect case */

    __asm
    {
        jmp C_Dest ; Legal: correct case
        jmp c_dest ; Legal: incorrect case

        jmp A_Dest ; Legal: correct case
        jmp a_dest ; Legal: incorrect case

        a_dest: ; __asm label
    }

    C_Dest: /* C label */
    return;
}

另外，在给标签起名时尽量避免与C内部的或已经使用了的标签名重名，如果那样的将会出现灾难性的程序错误。因此，在起名时最好追查一下是否这个名字已经被使用了。在引用函数时，应注意参数的从右向左方向地压栈。比如有一个函数是 int CAdd (int a,int b) 则应该如此调用:

__asm
{
    mov eax,2;
    push; 参数b等于2
    mov eax,3;
    push; 参数a等于3
    call CAdd;调用CAdd函数
    mov Result,eax;所有函数的返回值都被存放在eax。于是,Result等于5
}

注意内联汇编无法调用重载函数，因为被重载函数名与原函数名不一样。所以如果你需求调用的话， (我记得vckbase中有关于重载函数的文章),就不要定义重载函数，且C++函数必须使用extern "C"关键字来定义。因为C中的预处理指令#define是字符代换，所以你可以使用#define来定义一个汇编宏，例如:

#define PORTIO __asm /
/* Port output */ /
{ /
    __asm mov al, 2 /
    __asm mov dx, 0xD007 /
    __asm out al, dx /
}

以上，就是内联汇编的基本使用描述。由于，本人的英文并不是太好，所以写出来的文章有些不连续，而且大部分话是我自己说的，或许还会译错的地方，还请大家指教见谅。以下是我自己写的一段关于类，结构体的示例:

#include <iostream.h>
struct MyData
{
    int nMember1;
    int * lpMember2;
};

void main()
{
    MyData sample;

    __asm//这是对成员变量赋值
    {
        mov eax,12;
        mov sample.nMember1,eax;
    }
    cout <<sample.nMember1<<endl;

    __asm//这是对成员指针赋值
    {
        lea eax,sample.nMember1;
        mov sample.lpMember2,eax;
    }
    cout <<*sample.lpMember2<<endl;

    __asm//这是对指针所指向的变量赋值
    {
        mov ebx,sample.lpMember2;
        mov eax,5;
        mov [ebx],eax;
    }
    cout <<sample.nMember1<<endl;
}

不过，对于成员函数的调用仍没有成功。请各位高手帮忙解决这个问题。谢谢。