ARM中C和汇编混合编程中的参数传递

C汇编互相调用

 对于ARM体系来说，不同语言撰写的函数之间相互调用（mix calls）遵循的是 ATPCS（ARM-Thumb Procedure Call

Standard），ATPCS主要是定义了函数呼叫时参数的传递规则以及如何从函数返回，关于ATPCS的详细内容可以查看ADS1.2
Online Books ——Developer Guide的2.1节。这篇文档要讲的是
汇编代码中对C函数调用时如何进行参数的传递以及如何从C函数正确返回。
   不同于x86的参数传递规则，ATPCS建议函数的形参不超过4个，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。
   我们先讨论一下形参个数为4的情况.
实例1：
test_asm_args.asm
//--------------------------------------------------------------------------------
        IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数
        AREA TEST_ASM, CODE, READONLY
        EXPORT test_asm_args
test_asm_args
        STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr
        ldr r0,=0x10       ;参数 1
        ldr r1,=0x20       ;参数 2
        ldr r2,=0x30       ;参数 3
        ldr r3,=0x40       ;参数 4
        bl test_c_args     ;调用C函数
        LDR pc, [sp], #4   ;将lr装进pc(返回main函数) 
        END
test_c_args.c
//--------------------------------------------------------------------------------
void test_c_args(int a,int b,int c,int d)
{
        printk("test_c_args:\n");
        printk("%0x %0x %0x %0x\n",a,b,c,d);
}
main.c
//--------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
     test_asm_args();
     for(;;);
}
   程序从main函数开始执行,main调用了test_asm_args,test_asm_args调用了test_c_args,最后从test_asm_args返回main。代码分别使用了汇编和C定义了两个函数,test_asm_args 和
test_c_args,test_asm_args调用了test_c_args,其参数的传递方式就是向R0~R3分别写入参数值，之后使用bl语句
对test_c_args进行调用。其中值得注意的地方是用红色标记的语句，test_asm_args在调用test_c_args之前必须把当前的
lr入栈，调用完test_c_args之后再把刚才保存在栈中的lr写回pc,这样才能返回到main函数中。
   如果test_c_args的参数是8个呢？这种情况test_asm_args应该怎样传递参数呢？
实例2：
test_asm_args.asm
//--------------------------------------------------------------------------------
        IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数
        AREA TEST_ASM, CODE, READONLY
        EXPORT test_asm_args
test_asm_args
       STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr
       ldr r0,=0x1 ;参数 1
       ldr r1,=0x2 ;参数 2
       ldr r2,=0x3 ;参数 3
       ldr r3,=0x4 ;参数 4
       ldr r4,=0x8
       str r4,[sp,#-4]! ;参数 8 入栈
       ldr r4,=0x7
       str r4,[sp,#-4]! ;参数 7 入栈
       ldr r4,=0x6
       str r4,[sp,#-4]! ;参数 6 入栈
       ldr r4,=0x5
       str r4,[sp,#-4]! ;参数 5 入栈
       bl test_c_args_lots
       ADD sp, sp, #4     ;清除栈中参数 5,本语句执行完后sp指向 参数6 
       ADD sp, sp, #4     ;清除栈中参数 6,本语句执行完后sp指向 参数7
       ADD sp, sp, #4     ;清除栈中参数 7,本语句执行完后sp指向 参数8
       ADD sp, sp, #4     ;清除栈中参数 8,本语句执行完后sp指向 lr
       LDR pc, [sp],#4    ;将lr装进pc(返回main函数) 
       END
test_c_args.c
//--------------------------------------------------------------------------------
void test_c_args(int a,int b,int c,int d,int e,int f,int g,int h)
{
       printk("test_c_args_lots:\n");
       printk("%0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x\n",
              a,b,c,d,e,f,g,h);
}
main.c
//--------------------------------------------------------------------------------
int main()
{
     test_asm_args();
     for(;;);
}
这部分的代码和实例1的代码大部分是相同的，不同的地方是test_c_args的参数个数和test_asm_args的参数传递方式。
在test_asm_args中，参数1～参数4还是通过R0~R3进行传递，而参数5～参数8则是通过把其压入堆栈的方式进行传递，不过要注意这四个入栈参数的入栈顺序，是以参数8->参数7->参数6->参数5的顺序入栈的。
直到调用test_c_args之前，堆栈内容如下：
sp->+----------+
        |  参数5  |
       +----------+
        |  参数6  |
       +----------+
        |  参数7  |
       +----------+
        |  参数8  |
       +----------+
        |   lr   |
       +----------+
test_c_args执行返回后，则设置sp,对之前入栈的参数进行清除，最后将lr装入pc返回main函数，在执行LDR pc, [sp],#4 指令之前堆栈内容如下：
       +----------+
        |  参数5  |
       +----------+
        |  参数6  |
       +----------+
        |  参数7  |
       +----------+
        |  参数8  |
sp->+----------+
        |   lr   |

       +----------+

   

C   中内嵌汇编语言
下面是一个例子来说明如何在
c语言中内嵌汇编 
//C
语言文件
*.c  
#include <stdio.h> 
void my_strcpy(const char *src, char *dest){ 
char ch; 
       __asm{ 
              loop: 
                     ldrb ch, [src], #1 //此处c语言中使用指针进行参数传递，好处是指针中存放的是地址，可以用间接寻址操作
                     strb ch, [dest], #1 //src和dest分别为c函数的指针参数，在这里相当于用将次单元中内容作为地址读取数据
                     cmp ch, #0 
                     bne loop 
       } 
}  
int main(){ 
       char *a="forget it and move on!"; 
       char b[64]; 
       my_strcpy(a, b); 
       printf("original: %s", a);  
       printf("copyed: %s", b); 
       return 0; 
} 
 
   在此例子中   C语言和汇编之间的值传递是用，C语言的指针来实现的，因为指
针对应的是地址，所以汇编中也可以访问。

在汇编中使用C定义的全局变量
     
内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件，比较简洁，但是有很多的限制。当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中，这时就需要在汇编文件和
C文件之间进行一些数据的传递，最简便的办法就是使用全局变量。下面是一个C语言和汇编语言共享全局变量的例子：
 //C
语言文件
*.c 
#include <stdio.h> 
int gVar=12; 
extern asmDouble(void);  
int main(){ 
       printf("original value of gVar is: %d", gVar_1); 
       asmDouble(); 
       printf(" modified value of gVar is: %d", gVar_1); 
       return 0; 
}  

汇编语言文件
*.S  
       AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble  
       IMPORT gVar 
asmDouble 
       ldr r0, =gVar 
       ldr r1, [r0] 
       mov r2, #2 
       mul r3, r1, r2 
       str r3, [r0] 
       mov pc, lr 
       END 
    
在此例中，汇编文件与C文件之间相互传递了全局变量gVar和函数asmDouble，留意声明的关键字extern和IMPORT

ATPCS函数调用规则：

ATPCS规定了一些子程序间调用的基本规则，哪寄存器的使用规则，堆栈的使用规则和参数的传递规则等。
1)寄存器的使用规则
子程序之间通过寄存器r0~r3来传递参数，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。
在子程序中，使用寄存器r4~r11保存局部变量。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。
寄存器r12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。
寄存器r13用作堆栈指针，记作SP。寄存器r14称为链接寄存器，记作LR。该寄存器用于保存子程序的返回地址。
寄存器r15称为程序计数器，记作PC。
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。
3)参数的传递规则
整数参数的前4个使用r0~r3传递，其他参数使用堆栈传递；浮点参数使用编号最小且能够满足需要的一组连续的FP寄存器传递参数。
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。

2、汇编程序调用C程序的方法
汇编程序的书写要遵循ATPCS规则，以保证程序调用时参数正确传递。在汇编程序中调用C程序的方法为：首先在汇编程序中使用IMPORT伪指令事先声明将要调用的C语言函数；然后通过BL指令来调用C函数。
例如在一个C源文件中定义了如下求和函数：
int add(int x,int y){
return(x+y);
}
调用add()函数的汇编程序结构如下：
IMPORT add ;声明要调用的C函数
……
MOV r0,1
MOV r1,2
BL add ;调用C函数add
……
当进行函数调用时，使用r0和r1实现参数传递，返回结果由r0带回。函数调用结束后，r0的值变成3。
3、C程序调用汇编程序的方法
C程序调用汇编程序时，汇编程序的书写也要遵循ATPCS规则，以保证程序调用时参数正确传递。在C程序中调用汇编子程序的方法为：首先在汇编程序中使用EXPORT伪指令声明被调用的子程序，表示该子程序将在其他文件中被调用；然后在C程序中使用extern关键字声明要调用的汇编子程序为外部函数。
例如在一个汇编源文件中定义了如下求和函数：
EXPORT add ;声明add子程序将被外部函数调用
……
add ;求和子程序add
ADD r0,r0,r1
MOV pc,lr
……
在一个C程序的main()函数中对add汇编子程序进行了调用：
extern int add (int x,int y); //声明add为外部函数
void main(){
int a=1,b=2,c;
c=add(a,b); //调用add子程序
……
}
当main()函数调用add汇编子程序时，变量a、b的值会给了r0和r1，返回结果由r0带回，并赋值给变量c。函数调用结束后，变量c的值变成3。
4、C程序中内嵌汇编语句
在C语言中内嵌汇编语句可以实现一些高级语言不能实现或者不容易实现的功能。对于时间紧迫的功能也可以通过在C语言中内嵌汇编语句来实现。内嵌的汇编器支持大部分ARM指令和Thumb指令，但是不支持诸如直接修改PC实现跳转的底层功能，也不能直接引用C语言中的变量。
嵌入式汇编语句在形式上独立定义的函数体，其语法格式为：
__asm
{
指令[;指令]
……
[指令]
}
其中“__asm”为内嵌汇编语句的关键字，需要特别注意的是前面有两个下划线。指令之间用分号分隔，如果一条指令占据多行，除最后一行外都要使用连字符“\”。