与 C 语言互操作（C Interop）

汇编与 C 协作有两种方式：独立汇编文件（编译后与 C 目标文件链接，本模块重点）与内联汇编（C 源码内嵌汇编，详见模块八）。

C 基本类型与汇编对应

x86-64 Linux（LP64 模型）下常见 C 类型的大小及传递方式：

注意 long 在 Windows 上是 4 字节——本知识库只针对 Linux System V ABI。

被 C 调用的汇编函数

C 侧只需声明原型，汇编侧遵守调用约定（参数寄存器、返回值 %rax、不破坏 callee-saved，见模块六）：

# add.s —— 被 C 调用的汇编函数
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.text
.globl add
.type add, @function
add:
    leaq (%rdi,%rsi), %rax   # return a + b
    ret
.size add, . - add

/* main.c */
#include <stdio.h>
long add(long a, long b);
int main(void) {
    printf("3+4=%ld\n", add(3, 4));
    return 0;
}

gcc main.c add.s -o prog && ./prog

要点：

• 汇编符号没有名字修饰，C 里直接引用原名；static 函数对应 .local。
• .type/.size 让工具链生成正确的符号类型与调试信息。
• C 编译器会假设你遵守 ABI；破坏 callee-saved 寄存器或栈对齐会导致难以定位的崩溃。

从汇编调用 C 函数（含 libc）

直接 call 函数名（外部函数经 @PLT，见模块十二）：

# 包装 libc 的 strlen
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.text
.globl str_len
.type str_len, @function
str_len:
    call strlen@PLT        # rdi 原样传入，rax 返回长度
    ret
.size str_len, . - str_len

gcc main.c str_len.s -o prog   # libc 自动链接

调用前记住：%rdi 等传参、call 前 %rsp 16 字节对齐、变参函数（printf 等）%al=0（见模块六）。

什么时候用 libc、什么时候直接 syscall？ 格式化输出（printf）、malloc/free、线程、字符串函数等重功能交给 libc；直接 syscall（模块七）适合教学、极小程序和不想链接 libc 的场景。两种风格可以混用：比如自己用 syscall 写文件、再用 libc 的 printf 打印日志。

全局变量互访

汇编导出数据，C 引用：

# counter.s
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.data
.globl asm_count
asm_count: .quad 0          # C 侧: extern long asm_count;
.text
.globl bump
.type bump, @function
bump:
    incq asm_count(%rip)    # RIP 相对访问自己的全局变量
    ret
.size bump, . - bump

/* main.c */
#include <stdio.h>
extern long asm_count;      /* 引用汇编里的全局变量 */
void bump(void);
int main(void) {
    bump(); bump(); bump();
    printf("%ld\n", asm_count);   /* 3 */
    return 0;
}

反过来，汇编引用 C 的全局变量只需正常使用符号（未定义符号由链接器解析）：movl c_var(%rip), %eax。

结构体布局与偏移

按 C 的对齐规则手工定义偏移（.equ），用基址+偏移访问字段：

struct S { char c; long l; int i; };
/* x86-64 布局：c@0, l@8, i@16, sizeof=24（末尾按 8 字节补齐） */

.equ S_C, 0
.equ S_L, 8
.equ S_I, 16
.equ S_SIZE, 24

# long get_l(struct S *s) { return s->l; }
get_l:
    movq S_L(%rdi), %rax    # s->l
    ret

规则：每个字段对齐到自身大小的倍数（long 对齐 8，int 对齐 4），结构体总大小对齐到最大字段的对齐值。拿不准时用 C 写个小程序打印 sizeof/offsetof（见模块十四的工具配合）。

混合项目的构建

# 逐个编译再链接
as  func.s -o func.o
gcc -c main.c -o main.o
gcc main.o func.o -o prog

# 或让 gcc 一步驱动（.s/.c 混传）
gcc main.c func.s -o prog

# 不链接 libc 的纯汇编项目
gcc -nostdlib -no-pie start.s -o prog

内联汇编 vs 独立文件