Взаимодействие с C и C++

ОБЯЗАТЕЛЬНО

Разработчику

Контекст: Linux x86-64, NASM + GCC. Соглашение System V AMD64 ABI. Windows использует другой порядок регистров — см. подпрограммы.

Общая схема

1. Ассемблерная функция с именем, видимым линкеру (global).
2. C-файл с extern объявлением с тем же именем (без подчёркивания в Linux для C; C++ требует extern "C").
3. Сборка: nasm -f elf64 → .o, затем gcc линкует с main.c.

Имя в объектнике должно совпадать: в NASM для C-линковки часто пишут global my_add и в C — long my_add(long, long);.

---

Ассемблер вызывается из C

add.asm:

section .text
global my_add

my_add:
    mov rax, rdi      ; 1-й аргумент (long)
    add rax, rsi      ; 2-й аргумент
    ret

main.c:

#include <stdio.h>

long my_add(long a, long b);

int main(void) {
    printf("%ld\n", my_add(10, 32));
    return 0;
}

Сборка:

nasm -f elf64 add.asm -o add.o
gcc main.c add.o -o demo

my_add возвращает значение в RAX (целые до 64 бит). Вещественные — в XMM0 и далее по ABI.

---

C вызывается из ассемблера

main.asm:

section .text
global main
extern printf

main:
    push rbp
    mov rbp, rsp
    sub rsp, 16         ; выравнивание стека на 16 байт перед call в ABI

    lea rdi, [rel fmt]  ; 1-й аргумент C
    mov rsi, 42         ; 2-й
    xor rax, rax        ; для variadic: число XMM-регистров = 0
    call printf

    xor eax, eax
    leave
    ret

section .rodata
    fmt db 'value=%ld', 10, 0

Сборка: nasm -f elf64 main.asm -o main.o && gcc main.o -o demo -no-pie (или точка входа main через стандартный crt).

Важно для вызовов libc:

• Перед call к функциям вроде printf стек RSP должен быть кратен 16 (после call внутри libc снова выровняют; типичный пролог push rbp; mov rbp,rsp; sub rsp,N с нечётным числом push ломает выравнивание).
• Для variadic (printf, scanf) в AL передают число использованных XMM-аргументов.

---

Кто сохраняет регистры

По System V AMD64 (кратко):

Сохраняет вызывающий (caller-saved)	Сохраняет вызываемый (callee-saved)
RAX, RCX, RDX, RSI, RDI, R8–R11, XMM0–XMM15	RBX, RBP, R12–R15

Если ассемблерная функция портит RBX, она обязана восстановить его до ret. Если C вызывает ваш код и вы меняете R12–R15 — то же самое.

Подробнее — Команды и подпрограммы.

---

C++ и extern "C"

Имена в C++ декорируются (_Z3fooil). Ассемблерный модуль для линковки с C++:

extern "C" int asm_helper(int x);

и в NASM: global asm_helper.

---

Точка входа — _start и main

Точка	Кто инициализирует
_start	никто — сами syscall, без libc
main	код запуска из crt (libc), можно printf, malloc

Смешивать в одном проекте два global main или _start нельзя.

---

Практический минимум для горячего пути

Типичный паттерн оптимизации: ядро на ассемблере, обвязка на C.

// crypto_wrapper.c
extern void block_transform(const unsigned char *in, unsigned char *out);

void process_buffer(const unsigned char *buf, size_t len) {
    unsigned char tmp[16];
    for (size_t i = 0; i < len; i += 16)
        block_transform(buf + i, tmp);
}

Ассемблер реализует block_transform с фиксированным ABI; C не знает про регистры внутри.

---

Ошибки при стыковке

Симптом	Вероятная причина
Segfault в printf	стек не выровнен на 16
Неверный результат	аргументы не в rdi/rsi/...
undefined reference	нет global в .asm или другое имя
Работает в C, падает из asm	испорчен callee-saved регистр

---

Связанные материалы

• Разбиение на файлы — линковка модулей.
• Системные вызовы без libc — архитектура программ и справочник.

---