山東省濰坊第一中學(xué)高68級 李明陽

基于匯編語言與C/C++語言混合編程的設(shè)計(jì)研究

山東省濰坊第一中學(xué)高68級 李明陽

計(jì)算機(jī)與人們的生活已經(jīng)緊密的聯(lián)系在一起，計(jì)算機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠計(jì)算機(jī)語言，通過計(jì)算機(jī)語言編制相應(yīng)的程序。在涉及到大規(guī)模程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用單一語言就無法發(fā)揮應(yīng)有的優(yōu)勢，不同語言進(jìn)行混合編程能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，對于實(shí)際問題的解決非常有效。本文就基于匯編語言與C/C++語言混合編程的設(shè)計(jì)研究作簡要的闡述。

匯編語言；C++；設(shè)計(jì)研究

匯編語言的特點(diǎn)在于占用的空間小，運(yùn)行的速度快，是面向機(jī)器的一種語言，在某些場合具有無可替代的作用。其不足之處在于較為高級的語言程序編寫存在一定難度，在處理數(shù)據(jù)時(shí)這一點(diǎn)體現(xiàn)的更加明顯。C++是一種高級語言，功能豐富，表達(dá)靈活，開發(fā)高效，在應(yīng)用性方面要?jiǎng)龠^匯編語言。但是在考慮到執(zhí)行速度，占用空間的前提下，C++語言則不具有優(yōu)勢。

一、兩種語言進(jìn)行混合編程的約定

兩種語言進(jìn)行混合編程的時(shí)候主要有以下幾個(gè)方面的約定。

C++與匯編語言進(jìn)行編程的時(shí)候，首先要采用一致的調(diào)用協(xié)議，C++有三種調(diào)用協(xié)議。其次是入口及返回參數(shù)的確定，在C++中所有的調(diào)用都是32位的偏移地址。最后是要聲明公用函數(shù)名與變量名。

C語言在調(diào)用匯編語言時(shí)標(biāo)識符前要添加下劃線，相互調(diào)用的時(shí)候，匯編語言中標(biāo)識符要依照C++語言的習(xí)慣。

聲明約定，對于需要調(diào)用的外部函數(shù)，變量都進(jìn)行相應(yīng)的說明，標(biāo)識符是為了在其它的模塊可見[1]。對于BP，DS，CS，SS，SP在使用并改變其值時(shí)候，需要進(jìn)行保護(hù)。兩種程序的語言在存儲模式方面要相同。存儲模式相同就會(huì)產(chǎn)生兼容的調(diào)用及返回類型。

最后一點(diǎn)是傳遞參數(shù)的確定，壓入堆棧與實(shí)參數(shù)表參數(shù)的順序是相反的。

二、混合編程的方法

兩種語言進(jìn)行混合編程的方式主要有兩種，一種是在C++源程序中直接插入?yún)R編語言代碼，此種方式也被稱之為嵌入式匯編。另一種則是在程序中調(diào)用外部語言。

對于嵌入式匯編而言，在C++源程序中需要的地方插入?yún)R編指令，并在嵌入的匯編指令加上相應(yīng)的關(guān)鍵字。C++中內(nèi)嵌匯編語言，在VisualC++6.0操作的時(shí)候，嵌入?yún)R編指令，需要使用到關(guān)鍵字。其中在asm中的組匯編指令可以有標(biāo)號，C++中的語句以及匯編指令也可以跳轉(zhuǎn)，跳轉(zhuǎn)位置是該組匯編指令中的標(biāo)號或者是指令組之外的標(biāo)號。那么，除此之外，asm所帶的匯編指令調(diào)用的只能是無重載的全局C++函數(shù)，并且對函數(shù)的類型有一定的要求。以C++實(shí)現(xiàn)相同次數(shù)的減法為例，通過對兩個(gè)程序運(yùn)算比較，采用嵌入式匯編的速度要比單純的采用C++語句快，從時(shí)間上計(jì)算，前者與后者相比，能夠節(jié)約百分之三十的時(shí)間。對于實(shí)用性較高的工業(yè)領(lǐng)域，以及存在大量計(jì)算的開發(fā)軟件中，采用兩種語言進(jìn)行混合編程的方法可以大大提升程序運(yùn)行時(shí)的速度。

C++程序調(diào)用匯編程序。采用嵌入式匯編的方法，主要適用于程序較短的情況，然而在實(shí)際的運(yùn)用中，通常通過語言調(diào)用的方式來實(shí)現(xiàn)。在匯編語言作為C++語言的外部子程序進(jìn)行調(diào)用的時(shí)候，匯編程序的開存在兩個(gè)必須要執(zhí)行的命令，分別是movbp,sp與pusbbp。此處的兩條指令是參數(shù)傳遞的關(guān)鍵，使得bp成為指向堆棧元素的指針。在這兩命令后加上相應(yīng)的語句就可以實(shí)現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的分配。其中局部數(shù)據(jù)的總的大小和是以字節(jié)進(jìn)行計(jì)算的，局部數(shù)據(jù)保留空間則是通過sp值的減小來實(shí)現(xiàn)，在匯編的時(shí)候應(yīng)該恢復(fù)該空間。在對某個(gè)參數(shù)進(jìn)行訪問的時(shí)候，可以通過bp與參數(shù)的位移量來進(jìn)行確定。在此假設(shè)返回位置的字節(jié)數(shù)為N，參數(shù)與bp之間所占的字節(jié)的總數(shù)為M，則參數(shù)的部的位移量就是兩者的和再加上二。

匯編程序退出的時(shí)候，如果在一開始就保存了寄存器值，那么就應(yīng)該以與入棧相反的順序彈出。在已分配局部空間數(shù)據(jù)的前提下，應(yīng)該執(zhí)行相應(yīng)的命令，并返回調(diào)用程序。在調(diào)用結(jié)束后，子程序通過寄器DX與AX進(jìn)行返回值傳遞，并且當(dāng)返回值的類型是簡單型的時(shí)候，在字節(jié)數(shù)不超過4字節(jié)時(shí)，返回值的長度與默認(rèn)的存放器的關(guān)系有一定的對應(yīng)規(guī)律。

C語言程序調(diào)用匯編語言子程序[2]。為了確保調(diào)用功能的正常，匯編源程序要嚴(yán)格依照編譯系統(tǒng)的要求進(jìn)行段組合。被調(diào)用的匯編語言子程序有一定的格式約定。由于程序存在堆棧段是面向機(jī)器的，對于匯編子程序開頭有一定的特殊要求。為確保C語言主程序在調(diào)用的過程中不至于存在問題，需要用關(guān)鍵字對函數(shù)做顯示的說明，被調(diào)用的語言過程為外部函數(shù)。

匯編語言程序調(diào)用C語言子程序。C語言不具有匯編語言的某些方面的優(yōu)勢，比如匯編程序在輸入過程中可以直接讀取數(shù)據(jù)。該種模式下，主程序的格式與子程序格式一致，唯一存在差別的是在程序的開頭位置需要加入一定的語句，同時(shí)也省略了部分堆棧操作語言。

C語嵌入?yún)R編語言。C語言中可以直接編寫匯編語言的代碼，匯編語句在C語言中嵌入沒有分號，在嵌入一組語言的時(shí)候，則需要用一定的符號進(jìn)行處理。在該種模式下，C語言允許嵌入四種命令，分別是一般指令，串操作指令，跳轉(zhuǎn)指令，分配指令。

兩種程序的相互調(diào)用?；旌暇幊桃⒁鈳讉€(gè)方面的問題。參數(shù)傳遞的原則，寄存器的正確使用，存儲模式，函數(shù)與變量之間的相互調(diào)用問題，子程序的返回值。匯編語言要用到多個(gè)寄存器，C++語言也會(huì)用到一定量的寄存器，對于寄存器應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注，否則可能會(huì)導(dǎo)致程序的失敗。C++語言中，BP作為參數(shù)及自動(dòng)變量區(qū)的基地址。由于編譯后的文件在函數(shù)與變量前自動(dòng)的添加了下劃線，匯編語言在調(diào)用C++語言的時(shí)候，同樣要在函數(shù)名與變量名前添加下劃線，并且在匯編程序的開始部分要對調(diào)用的變量及函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)說明。反之或是C++語言程序調(diào)用匯編語言程序，匯編語言應(yīng)該進(jìn)行說明，并且變量與函數(shù)的第一個(gè)符號為下劃線。當(dāng)C++語言調(diào)用匯編語言子程序時(shí)，被調(diào)用的子程序返回調(diào)用它的程序的時(shí)，返回值是通過寄存器傳遞的。并且視返回值的不同情況放于不同的存儲器中[3]。

三、結(jié)束語

C/C++語言與匯編語言結(jié)合在一起的混合編程應(yīng)用性非常的廣泛，二者結(jié)合在一起，能夠有效的避免單一語言的不足，并將優(yōu)勢進(jìn)行一步發(fā)揮，不足之處在結(jié)合后也會(huì)互補(bǔ)。C語言與匯編語言之間可以是調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系，也可以相互調(diào)用的關(guān)系。二者結(jié)合的時(shí)候要注意到相關(guān)方面的問題，比如內(nèi)存模式與寄存器的不同分配對程序的影響。在編程的時(shí)候，盡可能的利用各自的優(yōu)勢，將過程簡化，以最小的努力換取最大的收獲。

[1]夏娟,趙梅.匯編語言與C/C++語言的混合編程[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012(01).

[2]周曉燕.ARM匯編語言與C/C++語言混合編程實(shí)現(xiàn)方法[J].電子技術(shù)與軟件工程,2014(03).

[3]李颯瑛.C語言與匯編語言混合編程技術(shù)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程,2013(14).

[4]孟祥娜.匯編語言與C語言混合編程方法探討[J].電腦編程技巧與維護(hù),2015(06).