在Visual C++中使用內聯彙編

目錄：
　　內聯彙編的優缺點
　　內聯彙編關鍵字
　　在__asm塊中使用彙編語言
　　在__asm塊中使用C/C++語言元素
　　寄存器使用
　　轉跳
　　調用函數
　　一個例子
　　後話

文檔內容：

一、內聯彙編的優缺點

因爲在Visual C++中使用內聯彙編不需要額外的編譯器和聯接器，且可以處理Visual C++中不能處理的一些事情，而且可以使用在C/C++中的變量，所以非常方便。內聯彙編主要用於如下場合:

1.使用彙編語言寫函數；
2.對速度要求非常高的代碼；
3.設備驅動程序中直接訪問硬件；
4.”Naked” Call的初始化和結束代碼。
//(.”Naked”，理解了意思，但是不知道怎麼翻譯^_^，大概就是不需要C/C++的編譯器(自作聰明)生成的函數初始化和收尾代碼，請參看MSDN的”Naked Functions”的說明)

內聯彙編代碼不易於移植，如果你的程序打算在不同類型的機器（比如x86和Alpha）上運行，應當儘量避免使用內聯彙編。這時候你可以使用MASM，因爲MASM支持更方便的的宏指令和數據指示符。

二、內聯彙編關鍵字

在Visual C++使用內聯彙編用到的是__asm關鍵字，這個關鍵字有兩種使用方法:

1.簡單__asm塊

__asm 
{ 
    MOV AL, 2 
    MOV DX, 0XD007 
    OUT AL, DX 
} 

2.在每條彙編指令之前加__asm關鍵字

__asm MOV AL, 2 
__asm MOV DX, 0xD007 
__asm OUT AL, DX 

因爲__asm關鍵字是語句分隔符，因此你可以把彙編指令放在同一行:
__asm MOV AL, 2 __asm MOV DX, 0XD007 __asm OUT AL, DX

顯然，第一種方法和C/C++的風格很一致，並且有很多其它優點，因此推薦使用第一種方法。

不象在C/C++中的”{}”，__asm塊的”{}”不會影響C/C++變量的作用範圍。同時，__asm塊可以嵌套，嵌套也不會影響變量的作用範圍。

三、在__asm塊中使用彙編語言

1.內聯彙編指令集
內聯彙編完全支持的Intel 486指令集，允許使用MMX指令。不支持的指令可以使用_EMIT僞指令定義(_EMIT僞指令說明見下文)。

2.MASM表達式
內聯彙編可以使用MASM中的表達式。比如: MOV EAX, 1。

3.數據指示符和操作符
雖然__asm塊中允許使用C/C++的數據類型和對象，但它不能用MASM指示符和操作符定義數據對象。這裏特別指出，__asm塊中不允許MASM中的定義指示符: DB、DW、DD、DQ、DT和DF，也不允許DUP和THIS操作符。MASM結構和記錄也不再有效，內聯彙編不接受STRUC、RECORD、WIDTH或者MASK。

4.EVEN和ALIGN指示符
儘管內聯彙編不支持大多數MASM指示符，但它支持EVEN和ALIGN，當需要的時候，這些指示符在彙編代碼裏面加入NOP(空操作)指令使標號對齊到特定邊界。這樣可以使某些處理器取指令時具有更高的效率。

5.MASM宏指示符
內聯彙編不是宏彙編，不能使用MASM宏指示符(MACRO、REPT、IRC、IRP和ENDM)和宏操作符(<>、!、&、%和.TYPE)。

6.段說明
必須使用寄存器來說明段，跨越段必須顯式地說明，如ES:[BX]。

7.類型和變量大小
我們可以使用LENGTH來取得C/C++中的數組中的元素個數，如果不是一個數組，則結果爲一。使用SIZE來取得C/C++中變量的大小，一個變量的大小是LENGTH和TYPE的乘積。TYPE用來取得一個變量的大小，如果是一個數組，它得到的一個數組中的單個元素的大小。

8.註釋
可以使用C/C++的註釋，但推薦用ASM的註釋，即”;”號。

9._EMIT僞指令
_EMIT僞指令相當於MASM中的DB，但一次只能定義一個字節，比如:

__asm 
{ 
    JMP _CodeOfAsm 

    _EMIT 0x00 ; 定義混合在代碼段的數據 
    _EMIT 0x01 

    _CodeOfAsm: 
    ; 這裏是代碼 
    _EMIT 0x90 ; NOP指令 
}

四、在__asm塊中使用C/C++語言元素

C/C++與彙編可以混合使用，在內聯彙編可以使用C/C++的變量和很多其它C/C++的元素。在__asm塊中可以使用以下C/C++元素:

1.符號，包括標號、變量和函數名；

2.常量，包括符號常量和枚舉型(enum)成員；

3.宏定義和預處理指示符；

4.註釋，包括”/**/”和”//”；

5.類型名，包括所有MASM中合法的類型

6.typedef名稱， 像PTR、TYPE、特定的結構成員或枚舉成員這樣的通用操作符。

在__asm塊中，可以使用C/C++或ASM的基數計數法(比如: 0x100和100H是相等的)。

__asm塊中不能使用像<<一類的C/C++操作符。C/C++和MASM通用的操作符，比如”*”和”[]”操作符，都被認爲是彙編語言的操作符。舉個例子:

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: 內聯彙編中，你可以使用TYPE操作符使作其與C一致。比如，下面兩條語句是一樣的:

__asm MOV array[6 * TYPE int], 0 ; Store 0 at array + 12 

array[6] = 0; /* Store 0 at array + 12 */ 

內聯彙編能通過變兩名直接引用C/C++的變量。__asm塊中可以引用任何符號，包括變量名。

如果C/C++中的類、結構或者枚舉成員具有唯一的名稱，如果在”.”操作符之前不指定變量或者typedef名稱，則__asm塊中只能引用成員名稱。然而，如果成員不是唯一的，你必須在”.”操作符之前加上變量名或typedef名稱。例如，下面的兩個結構都具有same_name這個成員變量:

struct first_type 
{ 
    char *weasel; 
    int same_name; 
}; 

struct second_type 
{ 
    int wonton; 
    long same_name; 
}; 

如果按下面聲明變量:

struct first_type hal;
struct second_type oat;

那麼，所有引用same_name成員的地方都必須使用變量名，因爲same_name不是唯一的。另外，上面的weasel變量具有唯一的名稱，你可以僅僅使用它的成員名稱來引用它:

__asm 
{ 
    MOV EBX, OFFSET hal 
    MOV ECX, [EBX]hal.same_name ; 必須使用 'hal' 
    MOV ESI, [EBX].weasel ; 可以省略 'hal' 
} 

注意，省略了變量名僅僅是爲了寫代碼的方便，生成的彙編指令的還是一樣的。

可以不受限制地訪問C++成員變量，但是不能調用C++的成員函數。

五、寄存器使用

一般來說，在__asm塊開始的時候，寄存器是空的，不能在兩個__asm之間保存寄存器的值。(這是MSDN上說的，我在實際使用時發現，好像並不是這樣。不過它是說”一般”，我是特殊:))

如果一個函數被聲明成了__fastcall，則其參數將放在寄存器中，這將給寄存器的管理帶來問題。所以，如果要將一個函數聲明成__fastcall，必須保存ECX寄存器。爲了避免以上的衝突，在聲明爲__fastcall的函數中不要有__asm塊。如果用了/Gr編譯選項(它全局的變成__fastcall)，將每個函數聲明成__cdecl或者__stdcall，這個屬性告訴編譯器用傳統的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和標誌寄存器，那就應該PUSH保存這些寄存器。

如果程序中改變了用於STD和CLD的方向標誌，你必須將其恢復到原來的值。

六、轉跳

可以在C裏面使用goto調到__asm塊中的標號處，也可以在__asm塊中轉跳到__asm塊裏面和外面的標號處。__asm塊內的標號是不區分大小寫的(指令、指示符等也是不區分大小寫的)。例:

void func() 
{ 
    goto C_Dest; /* 合法 */ 
    goto c_dest; /* 錯誤 */ 

    goto A_Dest; /* 合法 */ 
    goto a_dest; /* 合法 */ 

    __asm 
    { 
        JMP C_Dest ; 合法 
        JMP c_dest ; MSDN上說合法，但是我在VS.NET中編譯，認爲這樣不合法 

        JMP A_Dest ; 合法 
        JMP a_dest ; 合法 

        a_dest: ; __asm 標號 
    } 

    C_Dest: /* C的標號 */ 
    return; 
} 

不要使用函數名稱當作標號，否則將使其跳到函數執行而不是標號處。如下所示:

; 錯誤: 使用函數名作爲標號
JNE exit
.
.
.
exit:
; 下面是更多的ASM代碼

美元符號$用於指定當前位置，如下所用，常用於條件跳轉:

JNE $+5 ; 下面這條指令的長度是5個字節 
JMP farlabel 
;$+5，跳到了這裏 
. 
. 
. 
farlabel: 

七、調用函數

內聯彙編調用C/C++函數必須自己清除堆棧，下面是一個調用C/C++函數例子:

#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 

        //內聯彙編調用C函數必須自己清除堆棧 
        //用不使用的EBX寄存器清除堆棧，或ADD ESP, 12 
        POP EBX 
        POP EBX 
        POP EBX 
    } 
} 

注意:函數參數是從右向左壓棧。

不能夠訪問C++中的類成員函數，但是可以訪問extern “C”函數。

如果調用Windows API函數，則不需要自己清除堆棧，因爲API的返回指令是RET n，會自動清除堆棧

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 ; 全局變量用OFFSET 
        LEA EAX, szHello ; 局部變量用LEA 
        PUSH EAX 
        PUSH 0 
        CALL DWORD PTR [MessageBoxA] ; 注意這裏，我費了好大週摺才發現不是CALL MessageBoxA 
    } 
} 

一般來說，在Visual C++中使用內聯彙編是爲了提高速度，因此這些函數調用儘可能用C/C++寫。

八、一個例子

下面的例子是在VS.NET(即VC7)中C語言寫的。先建一個工程，將下列代碼放到工程中的.c文件中編譯，無需作特別的設置，即可編譯通過。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////

//預處理 
#include <Windows.h> 

//全局變量 
HWND g_hWnd; 
HINSTANCE g_hInst; 

TCHAR szTemp[1024]; 

TCHAR szAppName[] = "CRC32 Sample"; 
////////////////////////////////////////////////////////////// 


///////////////////////////////////////////////////////////////// 
//函數聲明 
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); 
/////////////////////////////////////////////////////////////////// 




//////////////////////////////////////////////////////////////////// 
//主函數 
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); 
} 
/////////////////////////////////////////////////////////////////// 



////////////////////////////////////////////////////////////////// 
//主窗口回調函數 
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, "當前文本框內的字符串的CRC32校驗碼是: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: 求字節流的CRC32校驗碼
//參數:
// pbData: 指向字節流緩衝區首地址
// nSize: 字節流長度
//
//返回值:
// 字節流的CRC32校驗碼
//
//這裏使用查表法求CRC32校驗碼，這部分是參考老羅的文章《 矛與盾的較量（2）——CRC原理篇》該寫的。
//原文的具體內容請參看: http://asp.7i24.com/netcool/laoluo/articles/show_article.asp?Article_ID=15
//
//下面使用內聯彙編求CRC32校驗碼，充分使用了CPU中的寄存器，速度和方便性都是使用C/C++所不能比擬的
//

DWORD GetCRC32(const BYTE *pbData, int nSize) 
{ 
    DWORD dwCRC32Table[256]; 

    __asm //這片內聯彙編是初始化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校驗碼 
    { 
        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 
    } 
} 

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九、後話

本來打算寫個綜合各種內聯彙編用法的例子，由於本人拖拖拉拉的習慣，雖經dREAMtHEATER多次催促，到最後還是不免草草了事。如果有什麼謬誤或不明之處，歡迎批評指正並一起探討(QQ: 123018)。

[email protected]
2002.9.3

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參考資料:
1.Sunwen，《VC內聯ASM彙編學習筆記》
2.老羅，《矛與盾的較量（2）——CRC原理篇》
3.Microsoft，《MSDN Library - January 2001》