Interaktion mit C

In diesem Kapitel werden wir die Integration von ARM64-Bit-Assembler und C-Programmen beleuchten. Die folgenden Themen werden behandelt:

• C-Funktionen aus Assembler aufrufen
• Assemblerfunktionen in C aufrufen
• Inline-Assembler in C
• Bibliotheken verwenden
• C-Funktionen aus Assembler aufrufen

C-Funktionen aus Assembler aufrufen

Um C-Funktionen aus Assembler heraus aufzurufen, müssen Sie die folgenden Schritte beachten:

• Deklaration der C-Funktion in Assembler
• Aufruf der Funktion
• AAPCS (ARM Architecture Procedure Call Standard) beachten

Beispiel in C:

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

void my_function(int x) {
    printf("The value is: %d\n", x);
}

Beispiel in Assembler:

.extern my_function   // Extern deklarierte Funktion

.global _start

_start:
    mov x0, #42       // Parameter für die Funktion (Wert: 42)
    bl my_function    // Aufruf der C-Funktion

    // Exit system call
    mov x8, #93       // syscall number for exit
    mov x0, #0        // exit code
    svc 0

Wichtige Hinweise:

• Die C-Funktion muss mit .extern deklariert werden, um den Linker zu informieren.
• Die Parameter müssen gemäß den AAPCS-Regeln in die entsprechenden Register geladen werden (x0 bis x7).
• Der Rückgabewert der Funktion wird in x0 zurückgegeben.

Assemblerfunktionen in C aufrufen

Wenn Sie Assemblerfunktionen in C aufrufen möchten, müssen Sie sie korrekt definieren und deklarieren, um sicherzustellen, dass der C-Compiler und der Linker sie finden und korrekt aufrufen können.

Beispiel in Assembler:

// myfunctions.s
.global add_numbers

add_numbers:
    add x0, x0, x1   // Addiere x0 und x1, Ergebnis in x0
    ret              // Rückkehr zur aufrufenden Funktion

Beispiel in C:

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

extern int add_numbers(int a, int b); // Deklaration der Assemblerfunktion

int main() {
    int result = add_numbers(5, 7);
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

Kompilierung und Linken:

gcc -c main.c
as -o myfunctions.o myfunctions.s
gcc -o myprogram main.o myfunctions.o

Wichtige Hinweise:

• Die Assemblerfunktion muss mit .global deklariert werden.
• In der C-Datei muss die Assemblerfunktion als extern deklariert werden.
• Parameter und Rückgabewerte müssen gemäß den AAPCS-Konventionen übergeben werden.

Inline-Assembler in C

Inline-Assembler ermöglicht die Einbettung von Assembler-Code direkt in C-Programme, um bestimmte Leistungsoptimierungen oder spezielle Hardwarezugriffe zu ermöglichen.

Beispiel:

#include <stdio.h>

int add_numbers(int a, int b) {
    int result;
    __asm__ (
        "add %w0, %w1, %w2"
        : "=r" (result)
        : "r" (a), "r" (b)
    );
    return result;
}

int main() {
    int result = add_numbers(5, 7);
    printf("Result: %d\n", result);
    return 0;
}

Parameter-Erklärung

• "add %w0, %w1, %w2": Assembler-Befehl. %w0, %w1, %w2 sind Platzhalter für die entsprechenden Register.
• : "=r" (result): Output-Parameter. Das Ergebnis wird in das C-Variable result geschrieben.
• : "r" (a), "r" (b): Input-Parameter. Die C-Variablen a und b werden den entsprechenden Platzhaltern zugeordnet.

Wichtige Hinweise:

• Inline-Assembler ist architekturspezifisch und sollte mit Bedacht verwendet werden.
• Beachten Sie die korrekte Verwendung und Zuordnung der Register.

Bibliotheken verwenden

Um C-Bibliotheken in ARM64-Assembler zu verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass die Bibliotheken korrekt eingebunden und die entsprechenden Funktionen extern deklariert werden.

Beispiel: Verwendung der math.h-Bibliothek:

Beispiel in C:

// mymath.c
#include <math.h>

double sqrt_wrapper(double x) {
    return sqrt(x);
}

Beispiel in Assembler:

.extern sqrt_wrapper

.global _start

_start:
    ldr x0, =9.0        // Lade 9.0 in x0
    bl sqrt_wrapper     // Rufe sqrt_wrapper auf

    // Exit system call
    mov x8, #93         // syscall number for exit
    mov x0, #0          // exit code
    svc 0

Kompilierung und Linken:

gcc -c mymath.c
as -o myprogram.o myprogram.s
gcc -o myprogram myprogram.o mymath.o -lm

Wichtige Hinweise:

Deklarieren Sie alle externen Funktionen, die Sie verwenden möchten. Stellen Sie sicher, dass die Bibliotheken korrekt beim Linken einbezogen werden (-lm beispielsweise für die Math-Bibliothek).