C++内嵌汇编示例详解

汇编语言

汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用了计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。在汇编语言中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。

汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改，同时也具有机器语言执行速度快、占用内存空间少等优点。但在编写复杂程序时，相对高级语言来说汇编语言代码量较大，而且汇编语言依赖于具体的机型，不能通用，因此不能直接在不同处理机型之间移植。虽然其移植性不好，但效率非常高，针对计算机特定硬件而编制的汇编语言程序，能准确地发挥计算机硬件的功能和特长，程序精炼而质量高，所以汇编语言至今仍是一种常用而强有力的底层开发语言。

汇编语言的特点

汇编语言指令使用一些具有相应含义的助忆符来表达的，所以，它要比机器语言容易掌握和运用。但因为要直接使用CPU资源，所以相对高级程序设计语言来说它又显得相对复杂。汇编语言程序归纳起来大概有以下几个主要特点。

　　1. 与硬件相关：汇编语言指令是指机器指令的一种符号表示，而不同类型的CPU有不同的机器指令系统，也就有不同的汇编语言，所以汇编语言程序与机器有着密切的关系。也就是说，不同型号的CPU之间是无法通用相同汇编代码的，因此导致汇编语言的移植性和通用性降低，这是汇编语言天生的缺陷。

　　2. 保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点：正因为汇编语言有“与机器相关性”的特性，程序员用汇编语言编写程序时，可充分发挥自己的聪明才智，对机器内部的各种资源进行合理的安排，让它们始终处于最佳的使用状态，这样做的最终效果就是程序的执行代码短，执行速度快，所以，汇编语言是高效的程序设计语言。另外汇编语言可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等，实现资源利用的最大化。

　　3. 编写程序复杂：汇编语言是一种面向机器的语言，其汇编指令与机器指令基本上一一对应，所以，汇编指令也同机器指令一样既有功能单一、具体的特点。要想完成某件工作，就必须安排CPU的每步工作。另外，在编写汇编语言程序时，还要考虑具体机型的限制、汇编指令的细节和限制等。

　　4. 经常与高级语言配合使用，应用十分广泛：在某些情况下，比如直接操作CPU执行中断以实现线程调度、保存CPU寄存器以存储/恢复线程状态等，仅仅使用高级语言是完不成的，需要借助于汇编语言，但是仅使用汇编语言的话，大型程序恐怕需要付出比高级语言几倍的工作量，有时候也是没有必要的。因此，可以在高级语言里嵌入汇编语句，让仅仅一部分需要高效率的代码用汇编语言来完成，其余的框架搭建等用高级语言来完成，这样既保证了效率又降低了代码的复杂程度。这种配合使用在大型软件开发里经常遇到，应用十分广泛。

注：
本文的所有代码是在我自己的VS2008中测试的，由于环境的差别，不能保证能在所有的编译器上运行。

1.内嵌汇编介绍

在C++中，可以通过__asm关键字来嵌入汇编语言。
例如

int main(){
  __asm{//汇编！
    mov eax,0
  }
  return 0;
}

2.汇编版本Hello, World!

我们知道，在C++中，可以使用printf函数来输出。（如果使用cout，需要使用运算符重载等技术，在这里反而不方便）

提示：
汇编中，调用函数的指令叫做CALL。
函数的参数是保存在栈中的。

那么我们可以开始写了。首先，先看看C++正常版本的：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

const char *s1="Hello, World\n",*s2="pause";
int main(){
    printf(s1);
    system(s2);
    
    return 0;
}

为了方便，我们先把正常版本反汇编一下，结果是：

printf(s1);
00BD13CE  mov         esi,esp 
00BD13D0  mov         eax,dword ptr [s1 (0BD7038h)] 
00BD13D5  push        eax  
00BD13D6  call        dword ptr [__imp__printf (0BD82C4h)] 
00BD13DC  add         esp,4 
00BD13DF  cmp         esi,esp 
00BD13E1  call        @ILT+315(__RTC_CheckEsp) (0BD1140h) 

第一句，mov esi,esp 为了后面检查栈是否正常用
第二句，mov eax,dword ptr[s1] 括号中的0BD7038h是地址，不要管他，意思是把地址放到eax中去
第三句，push eax 把刚才放进eax的地址放入栈， 实际就是把参数放入栈

第四句，call dword ptr [__imp__printf]
__imp__printf是printf函数编译后的结果，下划线开头表示这是一个函数
我们平时写内联汇编的时候直接写printf即可

第五句，add esp,4
其实是手动平栈，之前往栈里面放了4字节的s1，现在把esp指针也就是栈顶指针下移（栈从高地址往低地址），平栈

最后两句不管它，就是保证esi和esp相等，因为之前手动平了栈，结合第一句，这里应该是相等的，不写应该也没事

最终的内联汇编应该是这样：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

const char *s1="Hello, World\n",*s2="pause";
int main(){
    _asm{
        mov eax,dword ptr [s1]
        push eax
        call dword ptr [printf]
        add esp,4
        mov eax,dword ptr[s2]
        push eax
        call dword ptr [system]
        add esp,4
    }
    return 0;
}

运行结果正常。

3.内联汇编A+B

A+B问题，同时需要使用scanf和printf

首先注意一点，函数的参数在栈中是倒着存放的。（注：这个C标准没有规定，但是汇编语言本身就是非常依赖环境的一个东西，所以暂且不管它）

例如

scanf("%d %d",&a,&b);

如果翻译成汇编，应该是这样（下面的是伪代码）

push &b
push &a
push "%d %d"
call scanf

然后我们就可以开始写了。

scanf的部分，注意最前面两个参数，由于放入的是地址，所以不能使用MOV指令而是要使用LEA指令

lea eax,[a]

表示把a的地址放入eax中。

其他部分没有什么难度，注意最后平栈的时候，add esp到底加上多少，加上的是每个参数的大小相加。

例如scanf，每个都是4字节的地址，总共就是12字节。

完整代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
const char *s1="%d%d",*s2="%d\n",*s3="pause";
int a,b;
int main(){
    _asm{
        lea eax,[b]
        push eax
        lea eax,[a]
        push eax
        mov eax,dword ptr [s1]
        push eax
        call dword ptr [scanf]
        add esp,12
        mov eax,[a]
        add eax,[b]
        push eax
        mov eax,dword ptr [s2]
        push eax
        call dword ptr [printf]
        add esp,8
        mov eax,dword ptr [s3]
        push eax
        call dword ptr [system]
        add esp,4
    }
    return 0;
}

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