计算机自制操作系统（十三）：汇编语言与C语言的混合编程

Question

如题所述

Answer 1

计算机自制操作系统之旅（十三）：C与汇编语言的无缝融合

在掌握了C语言的主导后，汇编与C的协同编程成为关键环节。通过链接器，我们将C的obj文件和汇编的obj文件巧妙地结合，形成统一的执行体，如GCC的ld或VS的link工具。为了保持兼容性，我们需要确保与32位汇编程序的协同工作，为此，我们会创建一个专用的32位汇编模块，专为C调用的函数服务。这个过程的核心在于确保函数名称的一致性和链接的准确性。

关键步骤揭示：

C与汇编的无缝对接：


首先，编写汇编函数(naskfunc.nas)，如一个简单的"C->A"显示函数，编译后为naskfunc.obj。
接着，在C主程序(Kernelc.c)中，声明并调用这四个外部函数，生成Kernelc.obj。
然后，用链接器obj2bim.exe将Kernelc.obj和naskfunc.obj融合，生成可执行的Kernelc.bim。



目标：最终目标是生成二进制文件Kernel.bin，它是程序的基石。

整个过程涵盖了函数声明、编译、链接和输出的各个环节，确保了函数名称的正确引用和调用。

细节解析：

在C程序中，我们巧妙地使用EXTERN和GLOBAL关键字来标识需要调用的汇编函数。通过配置链接器haribote.rul，我们将入口函数HariMain更改为标准的Main，使之符合规范。

当C调用汇编函数时，call指令的参数在链接后会有所调整，但这并未影响到它们的无缝协作。链接器会将汇编代码插入C程序的尾部，确保精确无误的函数调用。

链接器的运作原理如下：

寻找程序入口：定位到C程序中的Main函数。
加载机器代码：C程序从0x80+C开始，长度0x0D，汇编程序则在C程序之后，0x24+0x0D=0x31。
修正函数调用偏移：在call指令中调整汇编函数的偏移，如调用asmfunc。
最终偏移计算：asmfunc在汇编程序中的偏移值为0x00000000，结合链接后的实际位置，得出偏移值为0x02。
链接过程的细节变化会在Kernelc.map文件中清晰呈现。

链接过程中，C程序通过"#{include}"指令引用库函数，链接器将它们紧密结合。虽然这通常是自动处理的，但理解这一过程有助于我们更好地控制程序的构建。

参数传递至关重要：C函数通过堆栈区域，通过ESP+8,12,16传递3个参数，但实际值比预期少4字节，因为C编译器使用了PUSH EBP进行保护，正确顺序应调整为ESP+4,8,12。

汇编调用C的精准性不容忽视，每次调用前后堆栈管理的正确性至关重要，以避免程序崩溃。示例汇编代码展示了这个微妙的调用过程和堆栈清理。

总结来说，C与汇编语言的混合编程虽有挑战，但只要妥善处理，就能实现高效且精确的通信。在Linux环境下，我们甚至可以使用C内嵌汇编来实现某些特定功能，如通过SYS_PRINT函数调用系统功能，无需printf。

掌握C调用汇编的技巧，你将能更好地掌控操作系统的核心，而汇编调用C时，务必注意清理堆栈，以免留下隐患。现在，你已经准备好迎接下一个编程挑战，继续你的操作系统构建之旅吧。