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在Visual C++中使用內聯匯編

編輯:匯編語言

一、內聯匯編的優缺點

因為在Visual C++中使用內聯匯編不需要額外的編譯器和聯接器,且可以處理Visual C++中不能處理的一些事情,而且可以使用在C/C++中的變量,所以非常方便。內聯匯編主要用於如下場合:

1.使用匯編語言寫函數;

2.對速度要求非常高的代碼;

3.設備驅動程序中直接訪問硬件;

4."Naked" Call的初始化和結束代碼。

//(。"Naked",理解了意思,但是不知道怎麼翻譯,大概就是不需要C/C++的編譯器(自作聰明)生成的函數初始化和收尾代碼,請參看MSDN的"Naked <I>function</I>s"的說明)

內聯匯編代碼不易於移植,如果你的程序打算在不同類型的機器(比如x86和Alpha)上運行,應當盡量避免使用內聯匯編。這時候你可以使用MASM,因為MASM支持更方便的的宏指令和數據指示符。

二、內聯匯編關鍵字

在Visual C++使用內聯匯編用到的是__asm關鍵字,這個關鍵字有兩種使用方法:

1.簡單__asm塊

__asm
  {
  MOV   AL, 2
  MOV   DX, 0xD007
  OUT   AL, DX
  }

2.在每條匯編指令之前加__asm關鍵字

__asm MOV  AL, 2

__asm MOV  DX, 0xD007

__asm OUT  AL, DX

因為__asm關鍵字是語句分隔符,因此你可以把匯編指令放在同一行:

__asm MOV AL, 2

__asm MOV DX, 0XD007

__asm OUT AL, DX

顯然,第一種方法和C/C++的風格很一致,並且有很多其它優點,因此推薦使用第一種方法。

不象在C/C++中的"{}",__asm塊的"{}"不會影響C/C++變量的作用范圍。同時,__asm塊可以嵌套,嵌套也不會影響變量的作用范圍。

三、在__asm塊中使用匯編語言

1.內聯匯編指令集

內聯匯編完全支持的Intel 486指令集,允許使用MMX指令。不支持的指令可以使用_EMIT偽指令定義(_EMIT偽指令說明見下文)。

2.MASM表達式

內聯匯編可以使用MASM中的表達式。比如: MOV EAX, 1.

3.數據指示符和操作符

雖然__asm塊中允許使用C/C++的數據類型和對象,但它不能用MASM指示符和操作符定義數據對象。這裡特別指出,__asm塊中不允許MASM中的定義指示符: DB、DW、DD、DQ、DT和DF,也不允許DUP和THIS操作符。MASM結構和記錄也不再有效,內聯匯編不接受STRUC、RECORD、WIDTH或者MASK.

4.EVEN和ALIGN指示符

盡管內聯匯編不支持大多數MASM指示符,但它支持EVEN和ALIGN,當需要的時候,這些指示符在匯編代碼裡面加入NOP(空操作)指令使標號對齊到特定邊界。這樣可以使某些處理器取指令時具有更高的效率。

5.MASM宏指示符

內聯匯編不是宏匯編,不能使用MASM宏指示符(MACRO、REPT、IRC、IRP和ENDM)和宏操作符(<>、!、&、%和。TYPE)。

6.段說明

必須使用寄存器來說明段,跨越段必須顯式地說明,如ES:[BX].

7.類型和變量大小

我們可以使用LENGTH來取得C/C++中的數組中的元素個數,如果不是一個數組,則結果為一。使用SIZE來取得C/C++中變量的大小,一個變量的大小是LENGTH和TYPE的乘積。TYPE用來取得一個變量的大小,如果是一個數組,它得到的一個數組中的單個元素的大小。

8.注釋

可以使用C/C++的注釋,但推薦用ASM的注釋,即";"號。

9._EMIT偽指令

_EMIT偽指令相當於MASM中的DB,但一次只能定義一個字節,比如:

__asm
  {
  JMP   _CodeOfAsm
  _EMIT  0x00  ; 定義混合在代碼段的數據
  _EMIT  0x01
  _CodeOfAsm:     ; 這裡是代碼
  _EMIT  0x90  ;
  NOP指令
  }

四、在__asm塊中使用C/C++語言元素

C/C++與匯編可以混合使用,在內聯匯編可以使用C/C++的變量和很多其它C/C++的元素。在__asm塊中可以使用以下C/C++元素:

1.符號,包括標號、變量和函數名;

2.常量,包括符號常量和枚舉型(enum)成員;

3.宏定義和預處理指示符;

4.注釋,包括"/**/"和"//";

5.類型名,包括所有MASM中合法的類型

6.typedef名稱, 像PTR、TYPE、特定的結構成員或枚舉成員這樣的通用操作符。

在__asm塊中,可以使用C/C++或ASM的基數計數法(比如: 0x100和100H是相等的)。

__asm塊中不能使用像<<一類的C/C++操作符。C/C++和MASM通用的操作符,比如"*"和"[]"操作符,都被認為是匯編語言的操作符。舉個例子:

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: 內聯匯編中,你可以使用TYPE操作符使作其與C一致。比如,下面兩條語句是一樣的:

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

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

內聯匯編能通過變兩名直接引用C/C++的變量。__asm塊中可以引用任何符號,包括變量名。

如果C/C++中的類、結構或者枚舉成員具有唯一的名稱,如果在"."操作符之前不指定變量或者typedef名稱,則__asm塊中只能引用成員名稱。然而,如果成員不是唯一的,你必須在"."操作符之前加上變量名或typedef名稱。例如,下面的兩個結構都具有same_name這個成員變量:

struct first_type
  {
  char *weasel;
  int same_name;
  };
  struct second_type
  {
  int wonton;
  long same_name;
  };

如果按下面聲明變量:

struct first_type hal;

struct second_type oat;

那麼,所有引用same_name成員的地方都必須使用變量名,因為same_name不是唯一的。另外,上面的weasel變量具有唯一的名稱,你可以僅僅使用它的成員名稱來引用它:

__asm
  {
  MOV EBX,
  OFFSET hal
     MOV ECX, [EBX]hal.same_name ; 必須使用 ’hal’
     MOV ESI, [EBX].weasel    ; 可以省略 ’hal’
   }

注意,省略了變量名僅僅是為了寫代碼的方便,生成的匯編指令的還是一樣的。

 可以不受限制地訪問C++成員變量,但是不能調用C++的成員函數。

五、寄存器使用

一般來說,在__asm塊開始的時候,寄存器是空的,不能在兩個__asm之間保存寄存器的值。(這是MSDN上說的,我在實際使用時發現,好像並不是這樣。不過它是說"一般",我是特殊:))

如果一個函數被聲明成了__fastcall,則其參數將放在寄存器中,這將給寄存器的管理帶來問題。所以,如果要將一個函數聲明成__fastcall,必須保存ECX寄存器。為了避免以上的沖突,在聲明為__fastcall的函數中不要有__asm塊。如果用了/Gr編譯選項(它全局的變成__fastcall),將每個函數聲明成__cdecl或者__stdcall,這個屬性告訴編譯器用傳統的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和標志寄存器,那就應該PUSH保存這些寄存器。

如果程序中改變了用於STD和CLD的方向標志,你必須將其恢復到原來的值。

六、轉跳

可以在C裡面使用goto調到__asm塊中的標號處,也可以在__asm塊中轉跳到__asm塊裡面和外面的標號處。__asm塊內的標號是不區分大小寫的(指令、指示符等也是不區分大小寫的)。例:

void func()
  {
  goto C_Dest;  /* 合法 */
  goto c_dest;  /* 錯誤 */
  goto A_Dest;  /* 合法 */
  goto a_dest;  /* 合法 */
  __asm
  {
  JMP C_Dest ; 合法
  JMP c_dest ; MSDN上說合法,但是我在VS.NET中編譯,認為這樣不合法
  JMP A_Dest ; 合法
  JMP a_dest ; 合法
  a_dest:   ; __asm 標號
  }
  C_Dest:   /* C的標號 */
  return;
  }

不要使用函數名稱當作標號,否則將使其跳到函數執行而不是標號處。如下所示:;

錯誤: 使用函數名作為標號
  JNE exit
  。
  。
  。
  exit:   ;

下面是更多的ASM代碼

美元符號$用於指定當前位置,如下所用,常用於條件跳轉:

JNE $Content$5 ; 下面這條指令的長度是5個字節
  JMP farlabel   ;
  $Content$5,跳到了這裡
  。
  。
  。
  farlabel:

七、調用函數

內聯匯編調用C/C++函數必須自己清除堆棧,下面是一個調用C/C++函數例子:

#include <stdio.h>
  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
  //內聯匯編調用C函數必須自己清除堆棧
  //用不使用的EBX寄存器清除堆棧,或ADD ESP, 12
  POP   EBX
  POP   EBX
  POP   EBX
  }
  }

注意:函數參數是從右向左壓棧。

不能夠訪問C++中的類成員函數,但是可以訪問extern "C"函數。

如果調用Windows API函數,則不需要自己清除堆棧,因為API的返回指令是RET n,會自動清除堆棧 比如下面的例子:

#include <windows.h>
   char szAppName[] = "API Test";
   void main()
   {
     char szHello[] = "Hello, world!";
     __asm
     {
       PUSH  MB_OKorMB_ICONINformATION
       PUSH  OFFSET szAppName  ; 全局變量用OFFSEt
       LEA   EAX, szHello    ; 局部變量用LEA
       PUSH  EAX
       PUSH  0
       CALL  DWORD PTR [MessageBoxA]   ; 注意這裡,我費了好大周折才發現不是CALL MessageBoxA
     }
   }

一般來說,在Visual C++中使用內聯匯編是為了提高速度,因此這些函數調用盡可能用C/C++寫。

八、一個例子

下面的例子是在VS.NET(即VC7)中C語言寫的。先建一個工程,將下列代碼放到工程中的。c文件中編譯,無需作特別的設置,即可編譯通過。

//預處理
 #include <Windows.h>
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //全局變量 
 HWND g_hWnd;
 HINSTANCE g_hInst;
 TCHAR szTemp[1024];
 TCHAR szAppName[] = "CRC32 Sample";
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //函數聲明
 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);
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //主函數
 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_THICK<I>FRame</I> | 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);
 }
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //主窗口回調函數
 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, "當前文本框內的字符串的CRC32校驗碼是: 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);
 }
 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 //GetCRC32: 求字節流的CRC32校驗碼
 //參數:
 //   pbData: 指向字節流緩沖區首地址
 //   nSize: 字節流長度
 //
 //返回值:
 //   字節流的CRC32校驗碼
 //
 //這裡使用查表法求CRC32校驗碼,這部分是參考老羅的文章《 矛與盾的較量(2)——CRC原理篇》該寫的。 
 //原文的具體內容請參看: http://www.luocong.com/articles/show_article.asp?Article_ID=15 
 //
 //下面使用內聯匯編求CRC32校驗碼,充分使用了CPU中的寄存器,速度和方便性都是使用C/C++所不能比擬的 
 //
 DWORD GetCRC32(const BYTE *pbData, int nSize)
 {
   DWORD dwCRC32Table[256];
   __asm  //這片內聯匯編是初始化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校驗碼
   {
     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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