浅谈C、C++ 和 ARM 汇编语言之间的调用

12.4 C‘ target=’_blank‘ style=’cursor:pointer;color：#D05C38;text-decoration:underline;‘》C、C++ 和 ARM 汇编语言之间的调用
　　本节提供一些示例，显示如何从C++调用C和汇编语言代码，以及从C和汇编语言调用 C++ 代码。其中包括调用约定和数据类型。主要包括下面内容：
　　· 相互调用的一般规则；
　　· C++语言的特定信息；
　　· 调用示例。
　　只要遵循正确的过程调用标准AAPCS，就可以混合调用C、C++和汇编语言例程。有关 AAPCS 的更多信息，请参阅ARM相关文档。
　　12.4.1 相互调用的一般规则
　　以下一般规则适用于C、C++和汇编语言之间的调用。有关的详细信息，请参阅ARM开发相关文档。
　　嵌入式汇编程序以及其与ARM嵌入式应用程序二进制接口（BSABI，Application Binary Interface for the ARM Architecture）的兼容使得混合语言编程更易于实现。它们可提供以下功能：
　　· 使用__cpp关键字进行名称延伸；
　　· 传递隐含this参数的方式；
　　· 调用虚函数的方式；
　　· 引用的表示；
　　· 具有基类或虚成员函数的C++类的类型布局；
　　· 非POD（Plain Old Data）结构的类对象传递。
　　以下一般规则适用于混合语言编程：
　　· 使用C调用约定。
　　· 在C++中，非成员函数可以声明为extern “C”，以指定它们有C链接。带有C链接意味着定义函数的符号未延伸。C链接可以用于以一种语言实现函数，然后用另一种语言调用它。
　　· 汇编语言模块所必须符合的AAPCS调用标准，应当适合于应用程序所使用的存储器模型。
　　以下规则适用于从C和汇编语言调用C++函数：
　　· 要调用全局（非成员）C++函数，应将它声明为extern “C”，以提供C链接。
　　· 成员函数（静态和非静态）总是有已延伸的名称。使用嵌入式汇编程序的__cpp关键字，可以不必手工寻找已延伸的名称。
　　· 不能从C调用C++内联函数，除非确保C++编译器生成了函数的外联副本。例如，取得函数地址将导致生成外联副本。
　　· 非静态成员函数接受隐含this参数作为r0中的第一个自变量，或作为r1中第二个自变量（如果函数返回非int类结构）。静态成员函数不接受隐含this参数。
　　12.4.2 C++的特定信息
　　本节主要介绍一些专门适用于C++的内容。
　　（1）C++调用约定
　　ARM C++使用与ARM C相同的调用约定，但在下面的情况下，调用规则有所不同：
　　· 调用非静态成员函数时，隐含的this参数是第一个自变量，或者是第二个自变量（如果被调用函数返回非int类的struct）。这可能在将来的版本中有所变化。
　　（2）C++数据类型
　　ARM C++使用与ARM C相同的数据类型，但在以下几种情况下，情况有所不同：
　　· 如果struct或class类型的C++对象没有基类或虚函数，则它们的布局与ARM C相同。如果这样的struct没有用户定义的复制赋值运算符或用户定义的析构函数，则它是POD结构。
　　· 引用表示为指针。
　　· C函数指针和C++（非成员）函数指针没有区别。
　　（3）符号名称延伸
　　链接程序将取消信息中符号名称的延伸。
　　在C++程序中，C名称必须声明为extern “C”。ARM ISO C头文件已经完成此操作。详细信息请参阅ARM相关文档。
　　12.4.3 混合编程调用举例
　　汇编程序、C程序以及C++程序相互调用时，要特别注意遵守相应的AAPCS。下面一些例子具体说明了在这些混合调用中应注意遵守的AAPCS规则。这些示例程序默认为使用非软件栈检查的ATPCS规则，因为它们执行栈操作时不检查栈溢出。
　　（1）从C调用汇编语言
　　下面的程序显示如何在C程序中调用汇编语言子程序，该段代码实现了将一个字符串复制到另一个字符串。
　　#include 《stdio.h》
　　extern void strcopy（char *d， const char *s）;
　　int main（）
　　{ const char *srcstr = “First string - source ”;
　　char dststr［］ = “Second string - destination ”;
　　/* 下面将dststr作为数组进行操作 */
　　printf（“Before copying：\n”）;
　　printf（“ %s\n %s\n”，srcstr，dststr）;
　　strcopy（dststr，srcstr）;
　　printf（“After copying：\n”）;
　　printf（“ %s\n %s\n”，srcstr，dststr）;
　　return （0）;
　　}
　　下面为调用的汇编程序。
　　PRESERVE8
　　AREA SCopy， CODE， READONLY
　　EXPORT strcopy
　　Strcopy ;r0指向目的字符串
　　;r1指向源字符串
　　LDRB r2， ［r1］，#1 ;加载字节并更新源字符串指针地址
　　STRB r2， ［r0］，#1 ;存储字节并更新目的字符串指针地址
　　CMP r2， #0 ;判断是否为字符串结尾
　　BNE strcopy ;如果不是，程序跳转到strcopy继续拷贝
　　MOV pc，lr ;程序返回
　　END
　　按以下步骤从命令行编译该示例：
　　① 输入armasm -g scopy.s编译汇编语言源代码。
　　② 输入armcc -c -g strtest.c编译C源代码。
　　③ 输入armlink strtest.o scopy.o -o strtest链接目标文件。
　　④ 将ELF/DWARF2兼容调试器与相应调试目标配合使用，运行映像。
　　（2）汇编语言调用C程序
　　下面的例子显示了如何从汇编语言调用C程序。
　　下面的子程序段定义了C语言函数。
　　int g（int a， int b， int c， int d， int e）
　　{
　　return a + b + c + d + e;
　　}
　　下面的程序段显示了汇编语言调用。假设程序进入f时，r0中的值为i。
　　; int f（int i） { return g（i， 2*i， 3*i， 4*i， 5*i）; }
　　PRESERVE8
　　EXPORT f
　　AREA f， CODE， READONLY
　　IMPORT g // 声明C程序g（）
　　STR lr， ［sp， #-4］！ // 保存返回地址 lr
　　ADD r1， r0， r0 // 计算2*i（第2个参数）
　　ADD r2， r1， r0 // 计算3*i（第3个参数）
　　ADD r3， r1， r2 // 计算5*i
　　STR r3， ［sp， #-4］！ // 第五个参数通过堆栈传递
　　ADD r3， r1， r1 // 计算4*i（第4个参数）
　　BL g // 调用C程序
　　ADD sp， sp， #4 // 从堆栈中删除第5个参数
　　LDR pc， ［sp］， #4 // 返回
　　END
　　（3）从C++调用C
　　下面的例子显示了如何从C++程序中调用C函数。
　　下面的C++程序调用了C程序。
　　struct S { // 本结构没有基类和虚函数
　　S（int s）：i（s） { }
　　int i;
　　};
　　extern “C” void cfunc（S *）;
　　// 被调用的C函数使用extern“C”声明
　　int f（）{
　　S s（2）; // 初始化 ’s‘
　　cfunc（&s）; // 调用C函数 ’cfunc‘ 将改变 ’s‘
　　return si*3;
　　}
　　下面显示了被调用的C程序代码。
　　struct S {
　　int i;
　　};
　　void cfunc（struct S *p） {
　　/*定义被调用的C功能 */
　　p-》i += 5;
　　}
　　（4）从C++中调用汇编
　　下面的例子显示了如何从C++中调用汇编程序。
　　下面的例子为调用汇编程序的C++代码。
　　struct S { // 本结果没有基类和虚拟函数
　　//
　　S（int s） ： i（s） { }
　　int i;
　　};
　　extern “C” void asmfunc（S *）; // 声明被调用的汇编函数
　　int f（） {
　　S s（2）; // 初始化结构体 ’s‘
　　asmfunc（&s）; // 调用汇编子程序 ’asmfunc‘
　　return s.i * 3;
　　}
　　下面是被调用的汇编程序。
　　PRESERVE8
　　AREA Asm， CODE
　　EXPORT asmfunc
　　asmfunc // 被调用的汇编程序定义
　　LDR r1， ［r0］
　　ADD r1， r1， #5
　　STR r1， ［r0］
　　MOV pc， lr
　　END
　　（5）从C中调用C++
　　下面的例子显示了如何从C++代码中调用C程序。
　　下面的代码显示了被调用C++代码。
　　struct S { // 本结构没有基类和虚拟函数
　　S（int s） ： i（s） { }
　　int i;
　　};
　　extern “C” void cppfunc（S *p） {
　　// 定义被调用的C++代码
　　// 连接了C功能
　　p-》i += 5; //
　　}
　　调用了C++代码的C函数。
　　struct S {
　　int i;
　　};
　　extern void cppfunc（struct S *p）;
　　/* 声明将会被调用的C++功能 */
　　int f（void） {
　　struct S s;
　　s.i = 2; /* 初始化S */
　　cppfunc（&s）; /* 调用cppfunc函数，该函数可能改变S的值 */
　　return s.i * 3;
　　}
　　（6）从汇编中调用C++程序
　　下面的代码显示了如何从汇编中调用C++程序。
　　下面是被调用的C++程序。
　　struct S { // 本结构没有基类和虚拟函数
　　S（int s） ： i（s） { }
　　int i;
　　};
　　extern “C” void cppfunc（S * p） {
　　// 定义被调用的C++功能
　　// 功能函数体
　　p-》i += 5;
　　}
　　在汇编语言中，声明要调用的C++功能，使用带连接的跳转指令调用C++功能。
　　AREA Asm， CODE
　　IMPORT cppfunc ;声明被调用的 C++ 函数名
　　EXPORT f
　　f
　　STMFD sp！，{lr}
　　MOV r0，#2
　　STR r0，［sp，#-4］！ ;初始化结构体
　　MOV r0，sp ;调用参数为指向结构体的指针
　　BL cppfunc ;调用C++功能’cppfunc‘
　　LDR r0， ［sp］， #4
　　ADD r0， r0， r0，LSL #1
　　LDMFD sp！，{pc}
　　END
　　（7）在C和C++函数间传递参数
　　下面的例子显示了如何在C和C++函数间传递参数。
　　下面的代码为C++函数。
　　extern “C” int cfunc（const int&）;
　　// 声明被调用的C函数
　　extern “C” int cppfunc（const int& r） {
　　// 定义将被C调用的C++函数
　　return 7 * r;
　　}
　　int f（） {
　　int i = 3;
　　return cfunc（i）; // 相C函数传参
　　}
　　下面为C函数。
　　extern int cppfunc（const int*）;
　　/* 声明将被调用的C++函数 */
　　int cfunc（const int *p） {
　　/*定义被C++调用的C函数*/
　　int k = *p + 4;
　　return cppfunc（&k）;
　　}
　　（8）从C或汇编语言调用C++
　　下面的例子综合显示了如何从C或汇编语言中调用非静态、非虚的C++成员函数。可以使用编译器编译出的汇编程序查找已延伸的函数名。
　　下面是被调用的C++成员函数。
　　struct T {
　　T（int i） ： t（i） { }
　　int t;
　　int f（int i）;
　　};
　　int T：：f（int i） { return i + t; }
　　// 定义将被C调用的C++功能函数
　　extern “C” int cfunc（T*）;
　　// 声明将被C++调用的C函数
　　int f（） {
　　T t（5）; // create an object of type T
　　return cfunc（&t）;
　　}
　　下面为调用C++的C语言函数。
　　struct T;
　　extern int _ZN1T1fEi（struct T*， int）;
　　/* 被调用的C++函数名 */
　　int cfunc（struct T* t） {
　　/* 定义被C++调用的C函数 */
　　return 3 * _ZN1T1fEi（t， 2）; /* 实现3乘以t-》f（2）功能 */
　　}
　　下面为调用C++的汇编函数。
　　EXPORT cfunc
　　AREA foo， CODE
　　IMPORT _ZN1T1fEi
　　cfunc
　　STMFD sp！，{lr} ;此时r0已经包含了指向对象的指针
　　MOV r1， #2
　　BL _ZN1T1fEi
　　ADD r0， r0， r0， LSL #1 ;r0乘以3
　　LDMFD sp！，{pc}
　　END
　　下面的例子显示了如何用嵌入式汇编语言实现上面的例子。在此例中，使用 __cpp 关键字引用该函数。因此，用户不必了解已延伸的函数名。
　　struct T {
　　T（int i） ： t（i） { }
　　int t;
　　int f（int i）;
　　};
　　int T：：f（int i） { return i + t; }
　　// 定义被C++调用的汇编功能
　　__asm int asm_func（T*） {
　　STMFD sp！， {lr}
　　MOV r1， #2;
　　BL __cpp（T：：f）;
　　ADD r0， r0， r0， LSL #1 ;r0乘以3
　　LDMFD sp！， {pc}
　　}
　　int f（） {
　　T t（5）; // 创建T类型的对象
　　return asm_func（&t）;
　　}