[C++知识库]在Keil下用C语言调用汇编函数

一、在C函数中调用汇编函数

1.1 调用不带参数的汇编函数

关于建立MDK工程的具体操作，可参考我的另一篇博文：
基于MDK创建纯汇编语言的STM32工程

1. 新建一个main.c文件

#include <stdio.h>
extern void Init_1(void);
int main()
{
	Init_1();
	return 0;
}

2. 新建一个func.s文件

    AREA	My_Function,CODE,READONLY
	EXPORT Init_1
 
Init_1
	MOV R1,#0
	MOV R2,#0
	
LOOP
	CMP R1,#10
	BHS LOOP_END
	ADD R2,#1
	ADD R1,#1
	B LOOP
	
LOOP_END
	NOP
	
	END

关于上述汇编代码的解释：

• EXPORT：将c文件中定义的函数相关联；
• Init_1、LOOP、LOOP_END：程序段名，是跳转程序的参照；
• MOV R1,#0、MOV R2,#0：将R1，R2寄存器的初值设置为0；
• CMP R1,#10、BHS LOOP_END：将R1的值与10相比较，若R1大于10，就调到LOOP_END；
• ADD R2,#1、ADD R1,#1：R1，R2寄存器加1；
• B LOOP：再次进入循环的标志；
• END：程序结束。

关于汇编代码格式的注意事项：

1. 开头部分：AREA My_Function ,CODE,READONLY
   这个指令一定不要顶格写！
2. 中间部分：程序名必须顶格写；
3. 末尾部分：必须空格后再写END，不然会被认为是段名，表示程序结束；

3. 仿真调试
   使用单步调试，可以看到R1从0变到9，再变为A（10在16进制下为A）时 ，跳出汇编程序，具体过程如下所示：
   初始状态：
   
   R1变为0：
   
   R1变为1：
   
   R1变为2：
   
   一直执行，到9：
   
   最后到A：
   
   跳出循环：
   

1.2调用带形参的汇编函数

1. 修改代码

将原汇编语言 Init_1函数的类型改为 int Init_1(init) ，此函数功能修改为 传入一个整型数x，函数运行后返回整型数 x+100；

• 修改main.c

#include <stdio.h>
extern int Init_1(int a);
int main()
{
	Init_1(5);
	return 0;
}

• 修改func.s

Init_1
    ADD R0,R0,#100	；R0记录传入的形参，并且执行R0=R0+100；
	BX LR           ；跳转的LR的地址执行，在这里，LR记录main函数调用子函数的返回地址

之所以让R0加100，是因为在arm编程里，函数调用过程中，子函数的参数值传递按顺序存放在R0、R1、R2、R3里，超过4个参数值传递放栈帧里，所以我们给定的参数值默认是放在R0中的，要想实现x+100，就要对R0寄存器加100。

2. 进入调试：
   
   可以看到R0初始值为十六进制下的78，进入单步运行后，R0变为5：
   
   再次点击进入汇编文件，R0加了100，变为16进制下的105为69
   

二、在汇编函数中调用c函数

在c文件中写入函数Init_1，将主函数放入汇编文件当中，可以发现，将以前的导入函数EXPORT改为了导入INPORT

2.1 代码文件

1. main.c

#include<stdio.h>
extern int Init_1();
int Init_1()
{
	int x=5;
	return x+100;
}

2. func.s

    IMPORT Init_1
	AREA MYCODE, CODE
 
	EXPORT __main
 
__main
    BL Init_1
		
	END

注意：ARM汇编指令不支持顶格写，否则不能识别；声明变量时不要有空格，不然会出现奇奇怪怪的错误。

2.2 仿真调试

调试方法依旧如上，编译无误后进入仿真调试
初始状态：

按F5跳入主函数的断点处

再经过单步调试后，可以看到寄存器R0变为16进制的105，即69 ，证明试验无误。

三、汇编函数与ｃ函数混合调用

3.1 代码文件

• main.c

extern int SUM_ASM(void);
int sum(int a,int b)
{
	int c;
	a=100;
	b=200;
	c=a+b;
	return c;
}
int main(void)
{
	SUM_ASM();
	return 0;
}

• func.s

    AREA	 My_Function ,CODE,READONLY  	
	IMPORT sum
	EXPORT SUM_ASM
		
	ENTRY

SUM_ASM
	LDR R0,=0X3
	LDR R1,=0X4
	BL sum 
	MOV PC,LR
	
	
	END

3.2 仿真调试

初始状态：

运行结果：

四、总结C语言与汇编语言混合编程的规则

4.1寄存器的使用规则

• R1～R3通常用来传递函数参数，当参数个数多于4个时，使用堆栈来传递参数，此时R0-R3可记作A1-A4；
• R4～R11用来保存程序运算的中间结果或函数的局部变量，因此当进行子程序调用时要注意对这些寄存器的保存和恢复，此时R4-R11可记作V1-V8；
• R12通常用来作为函数调用过程中的临时寄存器，用于保存堆栈指针SP，当子程序返回时使用该寄存器出栈，记作IP；
• R13寄存器是堆栈寄存器（SP），用来保存堆栈的当前指针
• R14寄存器是链接寄存器（LR），用来保存函数的返回地址
• R15寄存器是程序寄存器（PC），指向程序当前的地址

4.2 堆栈的使用规则

ATPCS规定堆栈采用满递减类型(FD,Full Descending)，即堆栈通过减小存储器地址而向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。

4.3 参数的传递规则

1. C语言在ARM中函数调用时，如果形参个数少于或等于4，则形参由R0,R1,R2,R3四个寄存器进行传递；若形参个数大于4，大于4的部分必须通过堆栈进行传递，且压入堆栈的顺序是与函数中形参的顺序相反。
2. 对于X86平台，32位程序使用栈传递，而64位程序则根据参数的个数而不同。当参数少于6，使用寄存器传递参数；当参数大于6，多出来的参数使用栈传递。
3. 子程序的返回结果为一个32位整数时，通过R0返回；返回结果为一个64位整数时，通过R0和R1返回；依此类推。结果为浮点数时，通过浮点运算部件的寄存器F0、D0或者S0返回。

五、总结

无论是在汇编程序中调用c程序，还是c程序中调用汇编程序，或者是二者相互嵌套，都涉及到子程序的调用、参数的传递、子程序的返回等问题，以及寄存器、堆栈的存储规则。在了解这些具体调用规则后，再通过设计程序进行仿真试验，更能理解每一步的执行过程，掌握其运行原理。