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12.4 C、C++ 和 ARM 匯編語言之間的調用
本節(jié)提供一些示例，顯示如何從C++調用C和匯編語言代碼，以及從C和匯編語言調用 C++ 代碼。其中包括調用約定和數據類型。主要包括下面內容：
· 相互調用的一般規(guī)則；
· C++語言的特定信息；
· 調用示例。
只要遵循正確的過程調用標準AAPCS，就可以混合調用C、C++和匯編語言例程。有關 AAPCS 的更多信息，請參閱ARM相關文檔。
12.4.1 相互調用的一般規(guī)則
以下一般規(guī)則適用于C、C++和匯編語言之間的調用。有關的詳細信息，請參閱ARM開發(fā)相關文檔。
嵌入式匯編程序以及其與ARM嵌入式應用程序二進制接口（BSABI，Application Binary Interface for the ARM Architecture）的兼容使得混合語言編程更易于實現(xiàn)。它們可提供以下功能：
· 使用__cpp關鍵字進行名稱延伸；
· 傳遞隱含this參數的方式；
· 調用虛函數的方式；
· 引用的表示；
· 具有基類或虛成員函數的C++類的類型布局；
· 非POD（Plain Old Data）結構的類對象傳遞。
以下一般規(guī)則適用于混合語言編程：
· 使用C調用約定。
· 在C++中，非成員函數可以聲明為extern "C"，以指定它們有C鏈接。帶有C鏈接意味著定義函數的符號未延伸。C鏈接可以用于以一種語言實現(xiàn)函數，然后用另一種語言調用它。
· 匯編語言模塊所必須符合的AAPCS調用標準，應當適合于應用程序所使用的存儲器模型。
以下規(guī)則適用于從C和匯編語言調用C++函數：
· 要調用全局（非成員）C++函數，應將它聲明為extern "C"，以提供C鏈接。
· 成員函數（靜態(tài)和非靜態(tài)）總是有已延伸的名稱。使用嵌入式匯編程序的__cpp關鍵字，可以不必手工尋找已延伸的名稱。
· 不能從C調用C++內聯(lián)函數，除非確保C++編譯器生成了函數的外聯(lián)副本。例如，取得函數地址將導致生成外聯(lián)副本。
· 非靜態(tài)成員函數接受隱含this參數作為r0中的第一個自變量，或作為r1中第二個自變量（如果函數返回非int類結構）。靜態(tài)成員函數不接受隱含this參數。
12.4.2 C++的特定信息
本節(jié)主要介紹一些專門適用于C++的內容。
（1）C++調用約定
ARM C++使用與ARM C相同的調用約定，但在下面的情況下，調用規(guī)則有所不同：
· 調用非靜態(tài)成員函數時，隱含的this參數是第一個自變量，或者是第二個自變量（如果被調用函數返回非int類的struct）。這可能在將來的版本中有所變化。
（2）C++數據類型
ARM C++使用與ARM C相同的數據類型，但在以下幾種情況下，情況有所不同：
· 如果struct或class類型的C++對象沒有基類或虛函數，則它們的布局與ARM C相同。如果這樣的struct沒有用戶定義的復制賦值運算符或用戶定義的析構函數，則它是POD結構。
· 引用表示為指針。
· C函數指針和C++（非成員）函數指針沒有區(qū)別。
（3）符號名稱延伸
鏈接程序將取消信息中符號名稱的延伸。
在C++程序中，C名稱必須聲明為extern "C"。ARM ISO C頭文件已經完成此操作。詳細信息請參閱ARM相關文檔。
12.4.3 混合編程調用舉例
匯編程序、C程序以及C++程序相互調用時，要特別注意遵守相應的AAPCS。下面一些例子具體說明了在這些混合調用中應注意遵守的AAPCS規(guī)則。這些示例程序默認為使用非軟件棧檢查的ATPCS規(guī)則，因為它們執(zhí)行棧操作時不檢查棧溢出。
（1）從C調用匯編語言
下面的程序顯示如何在C程序中調用匯編語言子程序，該段代碼實現(xiàn)了將一個字符串復制到另一個字符串。
#include <stdio.h>
extern void strcopy(char *d, const char *s);
int main()
{ const char *srcstr = "First string - source ";
char dststr[] = "Second string - destination ";
/* 下面將dststr作為數組進行操作 */
printf("Before copying:n");
printf(" %sn %sn",srcstr,dststr);
strcopy(dststr,srcstr);
printf("After copying:n");
printf(" %sn %sn",srcstr,dststr);
return (0);
}
下面為調用的匯編程序。
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 ;加載字節(jié)并更新源字符串指針地址
STRB r2, [r0],#1 ;存儲字節(jié)并更新目的字符串指針地址
CMP r2, #0 ;判斷是否為字符串結尾
BNE strcopy ;如果不是，程序跳轉到strcopy繼續(xù)拷貝
MOV pc,lr ;程序返回
END
按以下步驟從命令行編譯該示例：
① 輸入armasm -g scopy.s編譯匯編語言源代碼。
② 輸入armcc -c -g strtest.c編譯C源代碼。
③ 輸入armlink strtest.o scopy.o -o strtest鏈接目標文件。
④ 將ELF/DWARF2兼容調試器與相應調試目標配合使用，運行映像。
（2）匯編語言調用C程序
下面的例子顯示了如何從匯編語言調用C程序。
下面的子程序段定義了C語言函數。
int g(int a, int b, int c, int d, int e)
{
return a + b + c + d + e;
}
下面的程序段顯示了匯編語言調用。假設程序進入f時，r0中的值為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 // 聲明C程序g()
STR lr, [sp, #-4]! // 保存返回地址 lr
ADD r1, r0, r0 // 計算2*i(第2個參數)
ADD r2, r1, r0 // 計算3*i(第3個參數)
ADD r3, r1, r2 // 計算5*i
STR r3, [sp, #-4]! // 第五個參數通過堆棧傳遞
ADD r3, r1, r1 // 計算4*i(第4個參數)
BL g // 調用C程序
ADD sp, sp, #4 // 從堆棧中刪除第5個參數
LDR pc, [sp], #4 // 返回
END
（3）從C++調用C
下面的例子顯示了如何從C++程序中調用C函數。
下面的C++程序調用了C程序。
struct S { // 本結構沒有基類和虛函數
S(int s):i(s) { }
int i;
};
extern "C" void cfunc(S *);
// 被調用的C函數使用extern“C”聲明
int f(){
S s(2); // 初始化 's'
cfunc(&s); // 調用C函數 'cfunc' 將改變 's'
return si*3;
}
下面顯示了被調用的C程序代碼。
struct S {
int i;
};
void cfunc(struct S *p) {
/*定義被調用的C功能 */
p->i += 5;
}
（4）從C++中調用匯編
下面的例子顯示了如何從C++中調用匯編程序。
下面的例子為調用匯編程序的C++代碼。
struct S { // 本結果沒有基類和虛擬函數
//
S(int s) : i(s) { }
int i;
};
extern "C" void asmfunc(S *); // 聲明被調用的匯編函數
int f() {
S s(2); // 初始化結構體 's'
asmfunc(&s); // 調用匯編子程序 'asmfunc'
return s.i * 3;
}
下面是被調用的匯編程序。
PRESERVE8
AREA Asm, CODE
EXPORT asmfunc
asmfunc // 被調用的匯編程序定義
LDR r1, [r0]
ADD r1, r1, #5
STR r1, [r0]
MOV pc, lr
END
（5）從C中調用C++
下面的例子顯示了如何從C++代碼中調用C程序。
下面的代碼顯示了被調用C++代碼。
struct S { // 本結構沒有基類和虛擬函數
S(int s) : i(s) { }
int i;
};
extern "C" void cppfunc(S *p) {
// 定義被調用的C++代碼
// 連接了C功能
p->i += 5; //
}
調用了C++代碼的C函數。
struct S {
int i;
};
extern void cppfunc(struct S *p);
/* 聲明將會被調用的C++功能 */
int f(void) {
struct S s;
s.i = 2; /* 初始化S */
cppfunc(&s); /* 調用cppfunc函數，該函數可能改變S的值 */
return s.i * 3;
}
（6）從匯編中調用C++程序
下面的代碼顯示了如何從匯編中調用C++程序。
下面是被調用的C++程序。
struct S { // 本結構沒有基類和虛擬函數
S(int s) : i(s) { }
int i;
};
extern "C" void cppfunc(S * p) {
// 定義被調用的C++功能
// 功能函數體
p->i += 5;
}
在匯編語言中，聲明要調用的C++功能，使用帶連接的跳轉指令調用C++功能。
AREA Asm, CODE
IMPORT cppfunc ;聲明被調用的 C++ 函數名
EXPORT f
f
STMFD sp!,{lr}
MOV r0,#2
STR r0,[sp,#-4]! ;初始化結構體
MOV r0,sp ;調用參數為指向結構體的指針
BL cppfunc ;調用C++功能'cppfunc'
LDR r0, [sp], #4
ADD r0, r0, r0,LSL #1
LDMFD sp!,{pc}
END
（7）在C和C++函數間傳遞參數
下面的例子顯示了如何在C和C++函數間傳遞參數。
下面的代碼為C++函數。
extern "C" int cfunc(const int&);
// 聲明被調用的C函數
extern "C" int cppfunc(const int& r) {
// 定義將被C調用的C++函數
return 7 * r;
}
int f() {
int i = 3;
return cfunc(i); // 相C函數傳參
}
下面為C函數。
extern int cppfunc(const int*);
/* 聲明將被調用的C++函數 */
int cfunc(const int *p) {
/*定義被C++調用的C函數*/
int k = *p + 4;
return cppfunc(&k);
}
（8）從C或匯編語言調用C++
下面的例子綜合顯示了如何從C或匯編語言中調用非靜態(tài)、非虛的C++成員函數。可以使用編譯器編譯出的匯編程序查找已延伸的函數名。
下面是被調用的C++成員函數。
struct T {
T(int i) : t(i) { }
int t;
int f(int i);
};
int T::f(int i) { return i + t; }
// 定義將被C調用的C++功能函數
extern "C" int cfunc(T*);
// 聲明將被C++調用的C函數
int f() {
T t(5); // create an object of type T
return cfunc(&t);
}
下面為調用C++的C語言函數。
struct T;
extern int _ZN1T1fEi(struct T*, int);
/* 被調用的C++函數名 */
int cfunc(struct T* t) {
/* 定義被C++調用的C函數 */
return 3 * _ZN1T1fEi(t, 2); /* 實現(xiàn)3乘以t->f(2)功能 */
}
下面為調用C++的匯編函數。
EXPORT cfunc
AREA foo, CODE
IMPORT _ZN1T1fEi
cfunc
STMFD sp!,{lr} ;此時r0已經包含了指向對象的指針
MOV r1, #2
BL _ZN1T1fEi
ADD r0, r0, r0, LSL #1 ;r0乘以3
LDMFD sp!,{pc}
END
下面的例子顯示了如何用嵌入式匯編語言實現(xiàn)上面的例子。在此例中，使用 __cpp 關鍵字引用該函數。因此，用戶不必了解已延伸的函數名。
struct T {
T(int i) : t(i) { }
int t;
int f(int i);
};
int T::f(int i) { return i + t; }
// 定義被C++調用的匯編功能
__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); // 創(chuàng)建T類型的對象
return asm_func(&t);
}
聯(lián)系方
