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在Visual C++ 中使用内联汇编

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  • TA的每日心情
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    2019-3-12 17:25
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2010-7-17 16:09:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 whypro 于 2010-7-17 21:26 编辑

    = 文档 =

    本文出自 Yonsm 之手


    在 Visual C++ 中使用内联汇编

    一、内联汇编的优缺点
       因为在Visual C++中使用内联汇编不需要额外的编译器和联接器,且可以处理Visual C++中不能处理的一些事情,而且可以使用在C/C++中的变量,所以非常方便。内联汇编主要用于如下场合:
       1.使用汇编语言写函数;
       2.对速度要求非常高的代码;
       3.设备驱动程序中直接访问硬件;
       4."Naked" Call的初始化和结束代码。
         //(."Naked",理解了意思,但是不知道怎么翻译^_^,大概就是不需要C/C++的编译器(自作聪明)生成的函数初始化和收尾代码,请参看MSDN的"Naked Functions"的说明)
       内联汇编代码不易于移植,如果你的程序打算在不同类型的机器(比如x86和Alpha)上运行,应当尽量避免使用内联汇编。这时候你可以使用MASM,因为MASM支持更方便的的宏指令和数据指示符。

    二、内联汇编关键字
       在Visual C++使用内联汇编用到的是__asm关键字,这个关键字有两种使用方法:
       1.简单__asm块
           __asm
           {
               MOV     AL, 2
               MOV     DX, 0xD007
               OUT     AL, DX
           }
       2.在每条汇编指令之前加__asm关键字  
           __asm MOV   AL, 2
           __asm MOV   DX, 0xD007
           __asm OUT   AL, DX
       因为__asm关键字是语句分隔符,因此你可以把汇编指令放在同一行:
           __asm MOV AL, 2     __asm MOV DX, 0XD007    __asm OUT AL, DX
       显然,第一种方法和C/C++的风格很一致,并且有很多其它优点,因此推荐使用第一种方法。
       不象在C/C++中的"{}",__asm块的"{}"不会影响C/C++变量的作用范围。同时,__asm块可以嵌套,嵌套也不会影响变量的作用范围。

    三、在__asm块中使用汇编语言
       1.内联汇编指令集
       内联汇编完全支持的Intel 486指令集,允许使用MMX指令。不支持的指令可以使用_EMIT伪指令定义(_EMIT伪指令说明见下文)。
       2.MASM表达式
       内联汇编可以使用MASM中的表达式。比如: MOV EAX, 1。
       3.数据指示符和操作符
       虽然__asm块中允许使用C/C++的数据类型和对象,但它不能用MASM指示符和操作符定义数据对象。这里特别指出,__asm块中不允许MASM中的定义指示符: DB、DW、DD、DQ、DT和DF,也不允许DUP和THIS操作符。MASM结构和记录也不再有效,内联汇编不接受STRUC、RECORD、WIDTH或者MASK。
       4.EVEN和ALIGN指示符
       尽管内联汇编不支持大多数MASM指示符,但它支持EVEN和ALIGN,当需要的时候,这些指示符在汇编代码里面加入NOP(空操作)指令使标号对齐到特定边界。这样可以使某些处理器取指令时具有更高的效率。
       5.MASM宏指示符
       内联汇编不是宏汇编,不能使用MASM宏指示符(MACRO、REPT、IRC、IRP和ENDM)和宏操作符(<>、!、&、%和.TYPE)。
       6.段说明
       必须使用寄存器来说明段,跨越段必须显式地说明,如ES:[BX]。
       7.类型和变量大小
       我们可以使用LENGTH来取得C/C++中的数组中的元素个数,如果不是一个数组,则结果为一。使用SIZE来取得C/C++中变量的大小,一个变量的大小是LENGTH和TYPE的乘积。TYPE用来取得一个变量的大小,如果是一个数组,它得到的一个数组中的单个元素的大小。
       8.注释
       可以使用C/C++的注释,但推荐用ASM的注释,即";"号。
       9._EMIT伪指令
       _EMIT伪指令相当于MASM中的DB,但一次只能定义一个字节,比如:
           __asm
           {
               JMP     _CodeOfAsm
               _EMIT   0x00    ; 定义混合在代码段的数据
               _EMIT   0x01
           _CodeOfAsm:
               ; 这里是代码
               _EMIT   0x90    ; NOP指令
           }

    四、在__asm块中使用C/C++语言元素
       C/C++与汇编可以混合使用,在内联汇编可以使用C/C++的变量和很多其它C/C++的元素。在__asm块中可以使用以下C/C++元素:
       1.符号,包括标号、变量和函数名;
       2.常量,包括符号常量和枚举型(enum)成员;
       3.宏定义和预处理指示符;
       4.注释,包括"/**/"和"//";
       5.类型名,包括所有MASM中合法的类型
       6.typedef名称, 像PTR、TYPE、特定的结构成员或枚举成员这样的通用操作符。
       在__asm块中,可以使用C/C++或ASM的基数计数法(比如: 0x100和100H是相等的)。
       __asm块中不能使用像<<一类的C/C++操作符。C/C++和MASM通用的操作符,比如"*"和"[]"操作符,都被认为是汇编语言的操作符。举个例子:
           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: 内联汇编中,你可以使用TYPE操作符使作其与C一致。比如,下面两条语句是一样的:
           __asm MOV array[[6 * TYPE int ], 0 ; Store 0 at array + 12
           array[[6]] = 0;                   /* Store 0 at array + 12 */
       内联汇编能通过变两名直接引用C/C++的变量。__asm块中可以引用任何符号,包括变量名。
       如果C/C++中的类、结构或者枚举成员具有唯一的名称,如果在"."操作符之前不指定变量或者typedef名称,则__asm块中只能引用成员名称。然而,如果成员不是唯一的,你必须在"."操作符之前加上变量名或typedef名称。例如,下面的两个结构都具有same_name这个成员变量:
           struct first_type
           {
               char *weasel;
               int same_name;
           };
           struct second_type
           {
               int wonton;
               long same_name;
           };
       如果按下面声明变量:
           struct first_type hal;
           struct second_type oat;
       那么,所有引用same_name成员的地方都必须使用变量名,因为same_name不是唯一的。另外,上面的weasel变量具有唯一的名称,你可以仅仅使用它的成员名称来引用它:
           __asm
           {
               MOV EBX, OFFSET hal
               MOV ECX, [EBX]hal.same_name ; 必须使用 'hal'
               MOV ESI, [EBX].weasel       ; 可以省略 'hal'
           }
       注意,省略了变量名仅仅是为了写代码的方便,生成的汇编指令的还是一样的。
       可以不受限制地访问C++成员变量,但是不能调用C++的成员函数。

    五、寄存器使用
       一般来说,在__asm块开始的时候,寄存器是空的,不能在两个__asm之间保存寄存器的值。(这是MSDN上说的,我在实际使用时发现,好像并不是这样。不过它是说"一般",我是特殊:))
       如果一个函数被声明成了__fastcall,则其参数将放在寄存器中,这将给寄存器的管理带来问题。所以,如果要将一个函数声明成__fastcall,必须保存ECX寄存器。为了避免以上的冲突,在声明为__fastcall的函数中不要有__asm块。如果用了/Gr编译选项(它全局的变成__fastcall),将每个函数声明成__cdecl或者__stdcall,这个属性告诉编译器用传统的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和标志寄存器,那就应该PUSH保存这些寄存器。
       如果程序中改变了用于STD和CLD的方向标志,你必须将其恢复到原来的值。

    六、转跳
       可以在C里面使用goto调到__asm块中的标号处,也可以在__asm块中转跳到__asm块里面和外面的标号处。__asm块内的标号是不区分大小写的(指令、指示符等也是不区分大小写的)。例:
           void func()
           {
                   goto C_Dest;    /* 合法 */
                   goto c_dest;    /* 错误 */
                   goto A_Dest;    /* 合法 */
                   goto a_dest;    /* 合法 */
                   __asm
                   {
                           JMP C_Dest  ; 合法
                           JMP c_dest  ; MSDN上说合法,但是我在VS.NET中编译,认为这样不合法
                           JMP A_Dest  ; 合法
                           JMP a_dest  ; 合法
           a_dest:     ; __asm 标号
                   }
           C_Dest:     /* C的标号 */
           return;
           }

       不要使用函数名称当作标号,否则将使其跳到函数执行而不是标号处。如下所示:
           ; 错误: 使用函数名作为标号
           JNE exit
           .
           .
           .
           exit:
           ; 下面是更多的ASM代码

       美元符号$用于指定当前位置,如下所用,常用于条件跳转:
           JNE $+5 ; 下面这条指令的长度是5个字节
           JMP farlabel
           ;$+5,跳到了这里
           .
           .
           .
           farlabel:

    七、调用函数
       内联汇编调用C/C++函数必须自己清除堆栈,下面是一个调用C/C++函数例子:
           #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
                   //内联汇编调用C函数必须自己清除堆栈
                   //用不使用的EBX寄存器清除堆栈,或ADD ESP, 12
                   POP     EBX
                   POP     EBX
                   POP     EBX
               }
           }
       注意:函数参数是从右向左压栈。
       不能够访问C++中的类成员函数,但是可以访问extern "C"函数。
       如果调用Windows API函数,则不需要自己清除堆栈,因为API的返回指令是RET n,会自动清除堆栈
       比如下面的例子:
           #include <windows.h>
           char szAppName[] = "API Test";
           void main()
           {
               char szHello[] = "Hello, world!";
               __asm
               {
                   PUSH    MB_OK OR MB_ICONINformATION
                   PUSH    OFFSET szAppName    ; 全局变量用OFFSET
                   LEA     EAX, szHello        ; 局部变量用LEA
                   PUSH    EAX
                   PUSH    0
                   CALL    DWORD PTR [MessageBoxA]     ; 注意这里,我费了好大周折才发现不是CALL MessageBoxA
               }
           }
       一般来说,在Visual C++中使用内联汇编是为了提高速度,因此这些函数调用尽可能用C/C++写。

    八、一个例子
       下面的例子是在VS.NET(即VC7)中C语言写的。先建一个工程,将下列代码放到工程中的.c文件中编译,无需作特别的设置,即可编译通过。
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
       //预处理
       #include <Windows.h>
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
       //全局变量
       HWND g_hWnd;
       HINSTANCE g_hInst;
       TCHAR szTemp[1024];
       TCHAR szAppName[] = "CRC32 Sample";
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
       //函数声明
       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);
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
       //主函数
       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_THICKFRAME | 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);
       }
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
       //主窗口回调函数
       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, "当前文本框内的字符串的CRC32校验码是: 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: 求字节流的CRC32校验码
       //参数:
       //      pbData: 指向字节流缓冲区首地址
       //      nSize: 字节流长度
       //
       //返回值:
       //      字节流的CRC32校验码
       //
       //这里使用查表法求CRC32校验码,这部分是参考老罗的文章《 矛与盾的较量(2)——CRC原理篇》该写的。
       //原文的具体内容请参看: http://www.luocong.com/articles/show_article.asp?Article_ID=15
       //
       //下面使用内联汇编求CRC32校验码,充分使用了CPU中的寄存器,速度和方便性都是使用C/C++所不能比拟的
       //
       DWORD GetCRC32(const BYTE *pbData, int nSize)
       {
           DWORD dwCRC32Table[256];
           __asm   //这片内联汇编是初始化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校验码
           {
               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
           }
       }
       ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    九、后话
       本来打算写个综合各种内联汇编用法的例子,由于本人拖拖拉拉的习惯,虽经dREAMtHEATER多次催促,到最后还是不免草草了事。如果有什么谬误或不明之处,欢迎批评指正并一起探讨(QQ: 123018)。
                                                    Yonsm@163.com
                                                         2002.9.3
    ==============================================================
    >> 参考资料:
    1.Sunwen,《VC内联ASM汇编学习笔记》
    2.老罗,《矛与盾的较量(2)——CRC原理篇》
    3.Microsoft,《MSDN Library - January 2001》
    ~·  全文完 ·~


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    正好学习C++,看看
    PYG19周年生日快乐!

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    发表于 2010-7-18 11:26:31 | 显示全部楼层
    /:014收下了/:/:014
    PYG19周年生日快乐!

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    发表于 2010-7-24 05:57:17 | 显示全部楼层
    牛叉............
    PYG19周年生日快乐!
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