面试题：C与汇编混合编程的数据共享

Question

在C和汇编的混合编程环境下，如何在C语言和汇编代码之间高效共享复杂数据结构，比如结构体？请描述实现思路，并以一个包含多个成员的结构体为例，写出关键的C语言和汇编代码片段，确保数据传递和访问的正确性。

Answer 1

实现思路

1. 数据结构定义统一：在C语言和汇编代码中对结构体进行相同的定义，保证数据布局一致。
2. 通过函数接口传递：在C语言中定义函数，参数为结构体指针，在汇编代码中实现该函数，通过指针来访问结构体成员。

示例结构体

// C语言定义结构体
typedef struct {
    int id;
    char name[20];
    float score;
} Student;

C语言代码片段

#include <stdio.h>

// 声明汇编实现的函数
void update_student(Student *stu);

int main() {
    Student student = {1, "Alice", 85.5};
    update_student(&student);
    printf("ID: %d, Name: %s, Score: %.2f\n", student.id, student.name, student.score);
    return 0;
}

汇编代码片段（以x86_64为例，使用AT&T语法）

# 汇编实现update_student函数
.global update_student
update_student:
    push %rbp
    mov %rsp, %rbp

    # rdi 保存传入的结构体指针
    # 更新id
    movl $2, (%rdi)
    # 更新name
    movq $string, %rax
    movq %rax, 4(%rdi)
    # 更新score
    movss $90.0, 24(%rdi)

    leave
    ret

string:
    .string "Bob"

说明

1. C语言部分：定义了Student结构体，并声明了由汇编实现的update_student函数，在main函数中调用该函数更新结构体数据并打印。
2. 汇编部分：实现了update_student函数，通过结构体指针rdi访问并更新结构体成员。push %rbp和mov %rsp, %rbp用于设置栈帧，leave和ret用于恢复栈帧并返回。对结构体成员的访问根据其在内存中的偏移进行，id为4字节整数，偏移为0；name为字符数组，偏移为4；score为4字节浮点数，偏移为24（4 + 20）。