Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi · Oppitunti

Assemblyn kutsuminen C:stä

Opiskelkaa integroimaan assembly-rutiineja C/C++-projekteihin, välittämään parametreja ja vastaanottamaan paluuarvoja kutsukäytäntöjen avulla.

Oppitunti 1/411 vaihetta

Assemblyn kutsuminen C:stä on ilmainen Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-oppitunti CoddyKitissä. Tämä on oppitunti 1/4. Voit lukea koko oppitunnin alta ilmaiseksi ja harjoitella sen jälkeen käytännössä selaimessa sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla. Oppitunti kuuluu Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-oppimispolkuun, ja edistymisesi synkronoituu verkon ja CoddyKit-sovelluksen välillä. Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Miksi C tarvitsee assemblyä

Miksi C/C++- ja assembly-koodia yhdistettäisiin? Se saattaa vaikuttaa vanhanaikaiselta, mutta siihen on painavia syitä!

Suorituskyky: Kriittisissä koodiosissa käsin optimoitu assembly voi olla kääntäjän tuottamaa koodia nopeampaa.
Laitteiston käyttö: Voit käyttää suoraan laitteiston ominaisuuksia, joita C/C++ ei tarjoa.
Erityiskäskyt: Voit käyttää suoraan suorittimen erityiskäskyjä (esimerkiksi salaukseen tai multimediaan).
Vanha koodi: Voit integroida olemassa olevia assembly-rutiineja tai käyttöjärjestelmän komponentteja.

Näin saat "molempien parhaat puolet": C:n korkean tason rakenteen ja assemblyn matalan tason tehon.

Kutsusopimus

Kun C kutsuu assembly-funktiota, niiden on sovittava siitä, miten asiat toimivat. Tätä sopimusta kutsutaan kutsukäytännöksi.

Se määrittää:

Miten argumentit välitetään (rekistereissä vai pinossa).
Kuka siivoaa pinon kutsun jälkeen.
Mitkä rekisterit kutsutun funktion on säilytettävä.

Moderneissa 64-bittisissä Linux- ja macOS-järjestelmissä standardi on System V AMD64 ABI. Keskitymme tähän käytäntöön.

Assemblyn julkinen rajapinta

Jotta C voi kutsua assembly-funktiota, se on määritettävä globaaliksi. Tämä kertoo linkittäjälle, että funktiota voidaan käyttää muista tiedostoista.

Perusrakenne näyttää tältä:

Käytä global-direktiiviä.
Määritä funktio tunnisteella (usein alaviivalla alkavalla, kuten _my_function, vaikka System V ABI ei sitä ehdottomasti edellytä; kyseessä on yleinen käytäntö).
Lisää assembly-käskysi.
Päätä ret-käskyyn, joka palauttaa ohjauksen kutsujalle.

section .text
global _my_function
_my_function:
    ; Your assembly code here
    ret

C:n näkökulma assemblyyn

C:n näkökulmasta assembly-funktio on aivan kuin mikä tahansa muualla määritelty funktio. Se ilmoitetaan extern-avainsanalla.

C:n funktioprototyypin on vastattava täsmälleen sitä, mitä assembly-funktio odottaa argumenttien ja palautustyypin osalta.

Jos assembly-funktiosi ottaa kaksi long-kokonaislukua ja palauttaa long-arvon, C-prototyyppi olisi esimerkiksi: extern long my_assembly_func(long a, long b);

extern long my_assembly_func(long a, long b);

Datan välittäminen assemblylle

System V AMD64 ABI -käytännön mukaan kuusi ensimmäistä kokonaisluku- tai osoitinargumenttia välitetään tiettyjen rekisterien kautta:

1. argumentti: RDI
2. argumentti: RSI
3. argumentti: RDX
4. argumentti: RCX
5. argumentti: R8
6. argumentti: R9

Mahdolliset lisäargumentit työnnetään pinoon oikealta vasemmalle.

Tulosten palauttaminen

Kun assembly-funktiosi suoritus päättyy, se sijoittaa palautusarvon tiettyyn rekisteriin, josta C voi lukea sen.

Kokonaisluku- tai osoitinpalautusarvoille käytetään RAX-rekisteriä.
Liukulukuarvoille käytetään XMM0-rekisteriä.

Sijoitettuaan tuloksen assembly-funktio suorittaa yksinkertaisesti ret-käskyn ja palaa sitä kutsuneeseen C-koodiin.

Lukujen yhteenlasku: C kutsuu assemblyä (ASM)

Luodaan assembly-funktio, joka laskee yhteen kaksi lukua. Tiedoston nimi olisi yleensä my_add.asm.

Kiinnittäkää huomiota siihen, miten argumentit vastaanotetaan rekistereissä RDI ja RSI ja miten tulos sijoitetaan rekisteriin RAX.

; my_add.asm
section .text
global add_two_numbers

add_two_numbers:
    ; RDI holds the first argument (a)
    ; RSI holds the second argument (b)
    mov rax, rdi    ; Move 'a' into RAX
    add rax, rsi    ; Add 'b' to RAX (RAX = a + b)
    ret             ; Return to caller (RAX holds the result)

Lukujen yhteenlasku: C kutsuu assemblyä (C)

Kirjoitetaan nyt C-koodi, joka käyttää assembly-funktiotamme. Tiedoston nimi olisi yleensä main.c. Muistakaa ilmoittaa funktio extern-määreellä.

Kääntäkää ja linkittäkää näin:

nasm -f elf64 my_add.asm -o my_add.o

gcc main.c my_add.o -o my_program

./my_program

// main.c
#include <stdio.h>

// Declare the assembly function
extern long add_two_numbers(long a, long b);

int main() {
    long num1 = 10;
    long num2 = 25;
    long sum;

    // Call the assembly function
    sum = add_two_numbers(num1, num2);

    printf("The sum of %ld and %ld is %ld\n", num1, num2, sum);

    return 0;
}

Rekisterien suojaaminen

Assembly-funktiosi saattaa käyttää suorituksensa aikana useita rekistereitä. Jotkin rekisterit ovat kutsujan säilyttämiä (kutsujan on tallennettava ne, jos se tarvitsee niitä myöhemmin), kun taas toiset ovat kutsutun säilyttämiä (assembly-funktion on tallennettava ja palautettava ne, jos se muuttaa niiden arvoja).

Yleisiä kutsutun säilyttämiä rekistereitä (x64) ovat: RBX, RBP, RSP, R12, R13, R14, R15.

Jos assembly-funktiosi muuttaa kutsutun säilyttämää rekisteriä, sen arvo on tallennettava alussa PUSH-käskyllä ja palautettava ennen paluuta POP-käskyllä.

_my_function_with_preservation:
    push rbx      ; Save RBX
    ; ... use RBX ...
    pop rbx       ; Restore RBX
    ret

Pikatesti

Mikä rekisteri sisältäisi yleensä kolmannen C:stä assembly-funktiolle välitetyn kokonaislukuargumentin System V AMD64 ABI -käytännön mukaan?

Vastaa interaktiivisessa oppitunnissa

Kertaus: C:n ja assemblyn yhdistäminen

Hienoa työtä! Olette oppineet assembly-koodin kutsumisen perusteet C:stä.

Ymmärsitte, miksi C ja assembly kannattaa linkittää toisiinsa.
Tutustuimme kutsukäytäntöihin ja keskityimme System V AMD64 ABI -käytäntöön.
Näitte, miten funktioita ilmoitetaan sekä assemblyn että C:n puolella.
Opitte, miten argumentit välitetään (rekistereissä) ja miten palautusarvot vastaanotetaan (RAX-rekisterissä).
Tarkastelimme lyhyesti rekisterien säilyttämistä koskevia sääntöjä odottamattomien sivuvaikutusten välttämiseksi.

Tämä taito on tärkeä matalan tason optimoinnissa ja järjestelmän kanssa vuorovaikutuksessa!

Aloita maksutta

Opi Assembly tekoälytuutorin avulla — ilmaiseksi

Kirjoita ja suorita oikeaa koodia selaimessa, saa välitöntä apua tekoälytuutorilta ympäri vuorokauden ja jatka siitä, mihin jäit, verkossa tai sovelluksessa.

Kurssit: 12
Oppitunnit: 48

Aloita opiskelu maksutta Näytä koko kurssi

Usein kysytyt kysymykset

Onko oppitunti ”Assemblyn kutsuminen C:stä” ilmainen?

Kyllä – oppitunnin ”Assemblyn kutsuminen C:stä” koko tekstin voi lukea täällä verkossa ilmaiseksi. Jos haluat harjoitella interaktiivisesti sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden käytettävissä olevan tekoälytuutorin avulla sekä avata koko Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-kurssin, päivitä CoddyKit PROhon. Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Mitä opin oppitunnilla ”Assemblyn kutsuminen C:stä”?

Opiskelkaa integroimaan assembly-rutiineja C/C++-projekteihin, välittämään parametreja ja vastaanottamaan paluuarvoja kutsukäytäntöjen avulla. Harjoittelet Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-aihetta koodilla, jonka suoritat suoraan selaimessa. Ympäri vuorokauden käytettävissä oleva tekoälytuutori vastaa kysymyksiisi oppitunnin aikana.

Tarvitsenko kokemusta aloittaakseni Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-opiskelun?

Aiempi kokemus ei ole tarpeen. CoddyKitin Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-oppimispolku sopii vasta-alkajista edistyneisiin, joten voit aloittaa tästä tai alusta ja edetä omaan tahtiisi. Tämä on oppitunti 1/4.

Kuinka kauan ”Assemblyn kutsuminen C:stä”-oppitunnin suorittaminen kestää?

Useimmat CoddyKitin oppitunnit kestävät noin 5–10 minuuttia. Jokainen oppitunti on lyhyt ja interaktiivinen, joten edistyt tasaisesti ja voit jatkaa siitä, mihin jäit – sekä verkossa että sovelluksessa.

Voinko kirjoittaa ja suorittaa koodia tällä Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-oppitunnilla?

Kyllä. Jokainen Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi-oppitunti sisältää sisäänrakennetun koodieditorin, joten voit kirjoittaa ja suorittaa oikeaa koodia suoraan selaimessa ja saada välitöntä palautetta tekoälyltä – paikallista asennusta ei tarvita.

Kaikki tämän kurssin oppitunnit

Assemblyn kutsuminen C:stä
C:n kutsuminen assemblysta
Monikielisen ohjelmoinnin tekniikat
Kutsukäytännöt: cdecl, stdcall ja System V

← Takaisin: Assembly-kieli ja x86-tason järjestelmäohjelmointi