C语言如何与ARM汇编语言混合编程示例详解

下面是针对"C语言如何与ARM汇编语言混合编程"的完整攻略，并附上两个示例说明：

1. 混合编程概述

C语言是一种高级编程语言，开发者使用它编写程序时可以更加关注问题的实现和算法的设计。而汇编语言则是底层的计算机指令语言，可直接使用计算机的基础架构来控制程序的运行。混合编程即是将C语言和汇编语言结合起来使用，利用C语言的高级特性和汇编语言的底层特性，有效地优化程序的性能。

在ARM平台下实现C语言与汇编语言混合编程，一般需要进行以下几个步骤：

1. 定义函数原型
2. 编写汇编语言函数
3. 使用C语言调用汇编语言函数
4. 检查汇编语言函数是否正确返回

下面通过两个示例来详细讲解。

2. 示例一：使用ARM汇编实现C函数

我们想要给出一个功能相当简单的C函数，该函数可以将字符串"s"中的字符全部转为小写字母，然后返回更改后的字符串。我们可以考虑在汇编语言中实现这个函数，以更有效地利用底层资源：

.globl tolower   

tolower:
    str lr, [sp, #-4]!  @ 将链接寄存器lr保存到堆栈上

    ldr r2, [r0], #1
    cmp r2, #0
    beq end_of_string   @ 如果遍历完整个字符串，则结束

    cmp r2, #'A'
    blo continue        @ 如果字符是小写，则不做任何处理

    cmp r2, #'Z'
    bhi continue        @ 如果字符是标点符号、数字或者其他字母，则不做处理

    add r2, #32         @ 字符是大写字母，则转化为小写字母

continue:
    str r2, [r1], #1    @ 将处理后的字符写入到新的字符串中
    b tolower           @ 继续遍历字符串，重复以上步骤

end_of_string:
    ldr lr, [sp], #4    @ 恢复链接寄存器lr
    bx lr               @ 返回到调用函数

该汇编程序定义了一个名为"tolower"的函数，该函数将字符串中的所有字符转换为小写字母。最后通过bx lr语句返回到调用函数。

要在C代码中使用这个汇编函数，我们需要添加对应的函数声明

char* tolower(char* s);

也就是告诉编译器有了一个返回类型为char，参数类型为char的函数，在编译的时候需要将该函数的调用转换为相应的汇编代码实现。同时，我们还需要确保我们的汇编函数将会返回正确的结果。在C代码中，调用tolower函数即可将字符串转为小写：

char s[] = "HeLlO wOrLd";
char* lower;

lower = tolower(s);

printf(lower);

3. 示例二：在ARM汇编中调用C函数

前面的示例中，我们将汇编代码封装成了一个C函数。但是有些情况下，汇编代码只是用来进行某些特定操作，而其他程序则由C语言编写，如何在汇编程序中调用C函数呢？

在ARM平台下，可以使用bl指令来调用C编写的函数，例如下面的程序：

.globl test         @ 定义test为可见函数

test:
    push {r4, lr}   @ 将寄存器r4和链接寄存器lr压入堆栈
    ldr r4, =0x80   @ 将参数0x80加载到寄存器r4中
    bl my_function  @ 调用my_function函数
    pop {r4, lr}    @ 从堆栈中弹出寄存器r4和链接寄存器lr
    bx lr           @ 返回到调用函数

我们定义了一个名为test的函数，并调用了my_function函数。my_function函数是一段简单的C程序：

int my_function(int x) {
    return x + 1;
}

这个函数返回它的参数+1。在汇编中调用my_function函数，实际上是将参数0x80传递给my_function，将函数的返回值存储在寄存器r0中（该例中只传递了一个参数，所以返回值存储在r0中），并将控制返回到调用函数。

这是使用bl调用C函数的基本思路。只需使用C函数原型的对应的地址来进行函数调用。如果函数有返回值，返回值会存储在r0中。

总结：

本文介绍了如何使用C和ARM汇编进行混合编程，并提供了两个示例。在第一个示例中，我们将一个小函数写成了ARM汇编，然后在C代码中调用。在第二个示例中，我们编写了一个C函数，然后在汇编代码中调用。这两个示例演示了混合编程的基本思路，有助于读者了解如何将C代码与ARM汇编代码结合起来，以更加有效地利用计算机资源。