浅谈TC、BC和汇编混合编程连接技术及参数传递方法
作者： CCDebuger
摘要： 本文主要讨论如何应用混合编程技术，让汇编语言与高级语言相结合，以简化编程工作。
关键词：Turbo C++；Borland C++；Turbo Assembler；混合编程
一、引言
在平常编写程序时，我们一般都希望选择C、Pascal、Basic等这样的高级语言来编写，这样的话程序开发周期比较短，省时省力。但在很多时候为了提高程序的执行效率或其它原因，我们却不得不用汇编程序来编程。如果只用汇编语言编程的话是比较繁琐的，对于一个比较大的程序来说编写起来将非常耗时，开发周期比较长。为了既能缩短程序开发周期，又能保证程序的执行效率，我们通常会考虑用高级语言编写主程序，而把程序中与执行效率关系密切的关键部分用汇编语言来编写。这里就涉及到了混合编程的问题。本文选择Turbo C++和Borland C++这种以C语言为基础的程序开发工具与Turbo Assembler这样的汇编开发工具为例，来讨论一下高级语言与汇编语言混合编程的相关问题。
TC与汇编混合编程
将C语言和汇编语言混合使用的传统方式是，先完全用C语言或汇编语言写出单独的模块，编译C语言模块并汇编汇编语言模块，然后将分别编译过的模块连接到一起。按这种方式Turbo C++模块和Turbo Assembler模块可以很方便地进行连接。
用户可以采用以下命令，使C源文件与汇编源文件混合产生可执行文件：
tcc filenam1 filenam2.asm
该命令指示Turbo C++首先将FILENAM1.C编译成FILENAM1.OBJ，再激活Turbo Assembler将FILENAM2.ASM汇编成FILENAM2.OBJ，最后激活TLINK连接FILENAME1.OBJ与FILENAM2.OBJ并产生FILENAM1.EXE。
这种分别编译的方法对于可确定大小的汇编代码程序极为有用，因为它可以让用户使用Turbo Assembler的全部功能，在纯汇编语言环境中进行汇编语言程序设计，不需要asm关键字、额外的编译时间以及嵌入式汇编中与C相关的辅助开销。
Turbo C++与Turbo Assembler的接口中，有两个重要的问题值得注意。首先，C代码与汇编码的各个不同部分必须恰当地连接在一起。其次，汇编码必须能恰当地处理C风格的函数调用，包括访问传递过来的参数、返回值以及遵从C函数所要求的寄存器保存规则。为了将Turbo C++与Turbo Assembler模块连接在一起，必须完成以下工作：
（1） Turbo C++与Turbo Assembler模块必须以Turbo C++可以接受的方式共享适当的函数和变量名。
（2） Turbo Assembler模块必须使用与Turbo C++兼容的段命名方案。
必须用TLINK将这些模块连接成可执行程序。此时，我们关心的是如何创建一种模式，以便可以按此模式编写与C兼容的汇编语言函数。为此，我们需要来了解一下以下内容：
1、内存模式和段
对于一个给定的可以由C调用的汇编语言函数，该函数必须采用与C语言一致的内存模式（tiny、small、compact、medium、large或huge），同时必须使用与C兼容的代码段。同样，为了让C代码能够访问在汇编语言模块中定义的数据，或让汇编代码能够访问C模块中定义的数据，汇编语言代码务必遵从C语言的数据段命名约定。
通常，汇编语言模块由三个基本段（代码段、初始化数据段和非初始化数据段）组成。每组信息被安排在各自的段中，段名取决与C程序所使用的内存模式。Turbo assembler（TASM）提供了三种简化的段伪指令（.CODE，.DATA，.DATA?）来定义这些段。其中，.CODE段标志着程序代码段的开始，告知Turbo Assembler用户指令究竟放在哪个代码段中。.DATA标志数据段的开始，用户应将内存变量放在数据段中，此段中包含的是已初始化的数据。.DATA? 的使用与.DATA一样，但.DATA? 数据段中包含的是未初始化的数据。这些简化的段伪指令产生的段与Turbo C++兼容。
伪指令.MODEL告诉Turbo Assembler，用简化的段伪指令创建的段与选定的内存模式兼容，并控制用PROC伪指令创建的过程的隐含类型。由.MODEL伪指令定义的内存模式与具有同样命名的Turbo C++模式是兼容的。若C程序选择了小内存模式，下面列出了采用简化的段伪指令组织汇编模块的一种方式：
.MODEL SMALL
.CODE
…代码段…
.DATA
…初始化数据段…
.DATA?
…非初始化数据段…
2、汇编语言与Turbo C++的交互性
此处着重讨论参数传递、返回值及寄存器使用约定。
假设我们编写一个求最小数的函数min，其C语言的函数原型为：
extern “C” int min(int V1,int V2);
此函数返回两个参数中的最小值。在汇编语言中其整体格式如下：
PUBLIC C min
min PROC C NEAR
…
min ENDP
这里假定min为near函数，若为far函数，可将上面格式中的near换成far。
（1）传递参数
首先考虑使用哪一种参数传递方法。除非有适当的理由，否则应该使用C参数传
递方法而不用Pascal参数传递方法。对于16位的程序，当min被调用时，栈的内容如下：
SP+4: V2
SP+2: V1
SP: 返回地址
如想不退栈就取得参数，则需保存基指针（BP），将栈顶指针（SP）送BP，然后用BP作为下标直接到栈中取得参数值。此时需注意：若把BP压入栈内，则参数的偏移量将加2，因为现在栈内又增加了两个字节。
（2）返回值
正如C函数一样，可由C调用的汇编语言函数也可以返回值。函数值的返回形式在通常情况下，16位值返回到AX中；32位值返回到DX:AX中，其中DX存放高16位值，而AX存放低16位值；浮点值返回到8087/80287栈顶（TOS）寄存器，即ST(0)中；如果使用8087/80287仿真器，则返回值存放在仿真器的TOS寄存器中。结构的返回要稍复杂一些。1个字节长的结构返回到AL中；2个字节长的结构返回到AX中；4个字节长的结构返回到DX:AX中；3字节的结构或大于5字节的结构则保存在静态数据区中，然后返回指向此静态数据的指针（小数据模式置于AX中，大数据模式只有DX:AX中）。调用子程序时必须把返回值拷贝到这个指针所指的单元中。
例如，min函数返回的时16位数值，所以其返回值在AX中。下面是min的汇编代码：
PUBLIC C min
min PROC C NEAR
PUSH BP ;保存BP
MOV BP,SP ;将SP拷贝到BP中
MOV AX,[BP+4] ;将V1送到AX中
CMP AX,[BP+6] ;与V2比较
JLE EXIT ;如果V1>V2
MOV AX,[BP+6] ;将V2送AX中
EXIT: POP BP ;恢复BP
RET ;返回C
min ENDP
如果min是far函数，则主要在栈的入口处发生了变化，现在栈内的情况是：
SP+6: V2
SP+4: V1
SP+2: 返回段地址
SP: 返回偏移量
这就意味着栈的偏移量已增加了两个字节，因为两个额外字节（返回段地址）被压进栈内。在min函数的far版本中，V1将在[BP+6]中，V2将在[BP+8]中。这是因为返回段地址被压入栈内，V1、V2的偏移量增加了两个字节。
如果使用Pascal参数传递顺序，则栈内情况变化如下（假设min是near函数）：
SP+4: V1
SP+2: V2
SP: 返回地址
此时，标识符min必须遵从Pascal类型的约定：使用大写字母和不加前缀下划线的标识符。
除了V1和V2交换了位置外，此方法还需要min在返回时用ret指令清栈。在本例中，必须弹出V1和V2的四个字节（返回地址由ret只能自动弹出）。
下面是采用Pascal参数传递方法的min汇编代码：
PUBLIC PASCAL min
min PROC PASCAL NEAR
PUSH BP ;保存BP
MOV BP,SP ;将SP拷贝到BP中
MOV AX,[BP+6] ;将V1送到AX中
CMP AX,[BP+4] ;与V2比较
JLE EXIT ;如果V1>V2
MOV AX,[BP+6] ;将V2送AX中
EXIT: POP BP ;恢复BP
RET 4 ;清栈并返回
min ENDP
（3）寄存器的使用约定
在min函数中，使用了多个寄存器。现在讨论在Turbo C++程序中将使用哪些寄存器，以及使用中的一些约定。
在所有寄存器中，BP应首先引起注意，因为一旦进入汇编程序，BP的内容在子程序入口处被压入栈内，并且栈指针（SP）的当前值必须放在BP中，在子程序出口处BP被弹出，恢复原来的值。
其他需注意的是SI和DI寄存器，这两个寄存器被Turbo C++用作寄存器变量。如果在一个汇编语言过程中使用它们，则应在进入时保存它们（可能在栈中），在退出时恢复它们。
3、Turbo C++中调用汇编模块的方法
一般情况下，Turbo C++希望所有的外部标号均以下划线“_”开头。如果汇编模块中定义的函数及变量准备供Turbo C++调用，应以下划线开头。若不想使用下划线的话，可在PUBLIC后加C标明调用的语言类型。如若有函数XXX，要定义为供Turbo C++调用的函数，可这样写为PUBLIC C XXX 而不需写为通常的PUBLIC _XXX。汇编程序对字母的大小写并不敏感，所以不区别对待大写字母和小写字母，而皆以大写字母对待。因为C语言区别对待大小写字母，所以在编写准备与C模块相连接的汇编模块时，应该注意符号名的大小写，以便保持一致。而且，要通知汇编程序对大小写区别对待，至少对于C模块和汇编模块所共享的那些符号而言应该如此。汇编程序的命令行可选项 /ml 和 /mx 可以做到这一点。汇编程序的命令行可选项 /ml 使得汇编只对公共标识符和外部标识符等按大小写区别对待。按本机配置编写一个Turbo C++和汇编混合编程的程序的步骤如下：
（1） 因为在本机上Turbo C++ 3.0（以下简称TC）和Turbo Assembler 5.0（以下简称TASM）都安装在E盘，其可执行文件分别位于E:\TC\BIN及E:\TASM\BIN目录下。于是编辑环境变量中的系统变量内的path值，添加以下内容：E:\TC\BIN; E:\TASM\BIN 。这样做的目的是为了可以在TC的集成开发环境中直接调用TASM来编译汇编文件，而不需转到TASM目录在命令行下编译汇编文件。
（2） 启动TC集成开发环境新建一个工程，命名为ASMTEST.PRJ。添加ASMTEST.CPP及ADD.ASM两个文件，源码分别如下（已在TC下调试通过）：
// 程序名：ASMTEST.CPP
#include "stdio.h"
extern "C" //声明在外部模块中定义的函数
{
int addnum( int , int );
}
main()
{
int x,y; //定义变量
printf("Please input x,y,the space key to compart:=>");
scanf("%d %d",&x,&y);
printf("x+y=%d\n",addnum(x,y));
return (0);
}
;程序名：ADD.ASM
DOSSEG
.MODEL small ;声明内存模式
;.DATA ;数据段未定义，此处为空
.CODE ;代码段
PUBLIC C addnum ;定义函数
addnum PROC C NEAR x:WORD,y:WORD ;定义变量
mov ax,x
mov bx,y
add ax,bx
ret
addnum ENDP
END
以上的ASMTEST.CPP程序调用ADD.ASM中的addnum函数，来实现两个数相加。完成代码输入后，编译后即可运行。另一种在汇编程序中定义以下划线“_”开头的函数的方法可参考附件中TOTAL工程内的文件。
二、 Borland C++与汇编的混合编程
在本机上Borland C++（简称为BC）版本为5.02，安装在F:\BC5目录下，可执行文件位于F:\BC5\BIN目录。在此讨论在BC开发的Windows 程序中调用汇编程序。
BC调用汇编模块与TC调用汇编模块的方法基本相同，只有几个需注意的地方：
因为和 16 位 Windows 下的把代码分成 DATA，CODE 等段的内存模式不同，WIN32 只有一种内存模式，即 FLAT 模式，意思是"平坦"的内存模式，再没有 64K 的段大小限制，所有的 WIN32 的应用程序运行在一个连续、平坦、巨大的 4GB 的空间中。这同时也意味着您无须和段寄存器打交道，您可以用任意的段寄存器寻址任意的地址空间，这对于程序员来说是非常方便的。在Win32下编程，有许多重要的规则需要遵守。有一条很重要的是：Windows 在内部频繁使用 ESI，EDI，EBP，EBX 寄存器，而且并不去检测这些寄存器的值是否被更改，这样当您要使用这些寄存器时必须先保存它们的值，待用完后再恢复它们。
在WIN32指定内存模式参数调用规则时可这样定义：
.MODEL FLAT，STDCALL
此处的STDCALL 告诉编译器参数的传递约定。前面我们已经谈到了调用约定的问题，这里我们再来仔细讨论一下：在Win16下有两种约定：C 和 PASCAL。C 约定规定参数传递顺序是从右到左，即最右边的参数最先压栈，由调用者恢复堆栈指针。PASCAL约定和C约定正好相反，它规定参数是从左向右传递，由被调用者恢复堆栈。Win16采用了PASCAL约定， 因为PASCAL约定产生的代码量要小。STDCALL是C约定和PASCAL约定的混合体，它规定参数的传递是从右到左，恢复堆栈的工作交由被调用者。
在BC所建立的工程中的汇编模块，调用C模块中的外部变量时可不在变量前加下划线“_”。由此，可建立一个调用汇编模块的简单示例程序如下（已在BC下调试通过）：
在BC中新建一个AsmInc工程，此处使用SDK方法，即不使用OWL，只使用WINAPI。设置为静态连接，添加以下几个文件：
//程序名：AsmInc.cpp
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//预处理
#include "windows.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//全局变量
extern "C"
{
void Gen( void ); //定义外部模块
char username[255] = ""; //定义用户名和密码
char serial[255] = "";
}
HINSTANCE hInst; //应用程序进程句柄，一般程序中经常用到此变量，故使用全局变量
HWND hwnd; //主窗口句柄，一般程序中经常用到此变量，故使用全局变量
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//函数声明
LRESULT CALLBACK KeyGen(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//主函数
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)
{
DialogBox(hInst,MAKEINTRESOURCE( 1 ),NULL,(DLGPROC) KeyGen);
return (FALSE);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//对话框主函数
LRESULT CALLBACK KeyGen(HWND hDlg, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
char *sn; //用于临时存放生成的密码
switch(message)
{
case WM_COMMAND:
switch(LOWORD (wParam))
{
case WM_INITDIALOG:
LoadIcon( hInst , MAKEINTRESOURCE(1)); //设置程序图标
break;
case 105: //处理输入的用户名
GetDlgItemText( hDlg, 103, username, 255);
Gen(); //调用外部模块
sn = serial;
SetDlgItemText( hDlg , 104 , sn); //把计算后的密码输出
break;
case 106:
{
MessageBox( NULL, TEXT("********混合编程示例********\n\n*******By cao_cong********\n******2005年2月5日*****"),
TEXT("关于"),MB_OK);
return 0;
}
break;
case 107:
EndDialog ( hDlg , 107);
break;
}
default : return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
;程序名：Gen.asm
.386
.MODEL FLAT STDCALL ;定义使用的内存模式及参数调用方式
PUBLIC Gen ;声明函数
.DATA
EXTERN username ;声明在其他模块中定义的变量
EXTERN serial
.CODE
Gen PROC C ;主函数
PUSH EBX ;保存EBX
XOR EAX,EAX
XOR EBX,EBX
XOR ECX,ECX
@LOOP: MOV EBX,[username+ECX] ;获得用户输入的姓名
MOV serial+ECX,EBX ;把姓名送到密码中
INC ECX
CMP BYTE PTR ES:[username+ECX],0 ;检测是否已送完
JNZ @LOOP
POP EBX ;恢复EBX
ret
Gen endp
END
//资源文件：AsmInc.rc（摘录）
#define IDI_ICON 1
#define IDD_KEYGEN 1
#define IDC_STATICTEXT1 101
#define IDC_STATICTEXT2 102
#define IDC_NAME 103
#define IDC_SN 104
#define IDEXIT 107
#define IDABOUT 106
#define IDGEN 105
IDD_KEYGEN DIALOG 0, 0, 208, 85
STYLE DS_MODALFRAME | DS_3DLOOK | DS_CENTER | DS_CONTEXTHELP | WS_POPUP | WS_VISIBLE | WS_CAPTION | WS_SYSMENU
CAPTION "混合编程示例"
FONT 9, "宋体"
LANGUAGE LANG_CHINESE , SUBLANG_CHINESE_SIMPLIFIED
{
CONTROL "姓名：", IDC_STATICTEXT1, "static", SS_CENTER | WS_CHILD | WS_VISIBLE, 8, 16, 36, 12
CONTROL "密码：", IDC_STATICTEXT2, "static", SS_CENTER | WS_CHILD | WS_VISIBLE, 8, 40, 36, 12
CONTROL "", IDC_NAME, "edit", ES_LEFT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_BORDER | WS_TABSTOP, 44, 12, 156, 14
CONTROL "", IDC_SN, "edit", ES_LEFT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_BORDER | WS_TABSTOP, 44, 36, 156, 17
CONTROL "生成密码", IDGEN, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 24, 60, 44, 17
CONTROL "关 于", IDABOUT, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 90, 60, 44, 17
CONTROL "退出", IDEXIT, "button", BS_PUSHBUTTON | BS_CENTER | BS_FLAT | WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_TABSTOP, 156, 60, 44, 17
}
以上程序功能主要是把你输入的姓名在密码框中输出，主要用于说明调用汇编模块的方法。
参考文献：
1、林亨利、陈维兴、成渝 编译：面向对象的程序设计系统 TURBO C++应用教程（中），清华大学出版社，1992
2、杨季文 等编著：80X86 汇编语言程序设计教程，清华大学出版社，1998
3、求实 编著：最新 Borland C++ 实用教程 1：Borland C++ 入门，科学出版社，1994
4、王松 张良治 编：Borland C++ 实用技术入门精解（3.1～4.0），电子科技大学出版社，1995
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