SDL Anwendungen mit Assembler programmieren

Da ich auf der Suche über Informationen zur Programmierung von SDL Anwendungen mit Assembler im Internet kaum nutzbare Informationen fand, sondern mehr Beiträge mit Fragen dazu, entschloss ich mich ein Tutorial über dieses Thema zu schreiben.

In dem Tutorial versuche ich Schritt für Schritt in die Programmierung von SDL mit Assembler einzuführen, sodass außer grundlegenden Kenntnissen in Assmbler keine weiteren Kenntnisse vonnöten sind. Kenntnisse über die Linux System Calls und deren Verwendung in Assembler sind an manchen Stellen hilfreich, aber nicht unbedingt notwendig. Gleiches gilt für die SDL Funktionen und Datentypen.

Die Beispiele wurden mit dem nasm Assembler für Linux entwickelt. Als Ausgabeformat für die kompilierten Dateien verwende ich das elf-Format. Zum Übersetzen des Quellcodes und Linken der generierten Objektdatei mit den SDL Bibliotheken habe ich folgendes Script geschrieben:

Speichere es unter sdl_asm_ld.sh, oder einem Dateinamen deiner Wahl. Aufgerufen wird das Script dann mit ./sdl_asm_ld.sh dateiname. Der Dateiname ist der Dateiname des Assemblerquellcodes ohne Dateiendung.

Das Flag -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 ist notwendig, damit später nicht die Meldung

beim Starten des Programms erscheint.


Nun zur Entwicklung und dem Aufbau des Quellcodes.

Generell werden die SDL Funktionen in Assembler wie jede andere Funktion aufgerufen. Doch dazu muss dem Assembler erst mitgeteilt werden, dass die Funktion nicht in der Datei mit dem Assemblerquellcode definiert wurde. Um dies dem Assembler mitzuteilen existiert die extern-Direktive. Das folgende Beispiel zeigt, wie die Funktion SDL_Init eingebunden wird.



Damit ist dem Assembler die Existenz der Funktion SDL_Init bekannt. In höheren Programmiersprachen kann man den Funktionen Parameter übergeben, doch wie wird das in Assembler geregelt? Auch SDL benötigt zum Ausführen seiner Funktionen Paramter. Damit man aber nicht alle verschieden Register mit den Werten füllen muss, werden die Parameter in umgekehrter Reihenfolge auf dem Stack gespeichert.



An diesem Beispiel kann man noch nicht erkennen, in welcher Reihenfolge die Parameter auf dem Stack gespeichert werden, dies verdeutlichen spätere Beispiele noch sehr deutlich.

Funktionen haben für ihre Abarbeitung zwei Möglichkeiten. Erstens, sie holen die Argumente vom Stack oder sie belassen sie auf dem Stack und greifen direkt auf den Speicher zu. Die zweite Variante, die auch SDL verwendet, wird häufiger eingesetzt. Allerdings muss dann nach dem Ausführen der Funktion der Stack-Pointer angepasst werden. Dazu addiert man die Größe der Parameter in Byte zu dem Stack-Pointer hinzu.

Im obigen Beispiel wäre dies also 4, denn wir haben ein Doppelwort (4 Byte) auf den Stack gepushed. Vergisst man den Stack-Pointer anzupassen kann dies zu einem Segmentation Fault führen.

Ebenfalls aus höheren Programmiersprachen dürfte die Möglichkeit von Rückgabewerten
bei Funktionen bekannt sein. In Assembler wird dafür in der Regel das EAX, AX oder eines der beiden 8 Bit Register AH / AL verwendet, je nach Größe des Rückgabewerts.

Die Funktion SDL_Init liefert den Rückgabewert beispielsweise in EAX. Wenn dieser den Wert 0 hat, wurde die Funktion erfolgreich ausgeführt.



Wenn die Funkion nicht fehlerfrei ausgeführt wurde, der Wert in eax also nicht 0 ist, wird zu dem Label error verzweigt, andernfalls wird im Programm normal fortgefahren. Näheres zu der Funktion error später im kompletten Programmbeispiel.

Im Folgenden werde ich auf einzelne Funktionen, wie SDL_SetVideoMode, das Anzeigen eines Bildes und dem Abfragen von (Tastatur-, etc.) Ereignissen näher eingehen.

Zum Einstellen des Video-Modus und Anzeigen eines Fenster steht die Funktion SDL_SetVideoMode zur Verfügung.

Also erst einmal dem Assembler von der Existenz der Funktion mitteilen.



Diese Zeile fügt ihr am besten hinter der ersten extern-Direktive ein. Im Folgenden werde ich nicht mehr die einzelnen extern-Direktiven aufführen.

Die Funktion benötigt 4 Doppelwort-Parameter, die Breite, die Höhe, die Farbtiefe und ein Flag, das verschiedene Informationen für das Fenster enthält.



An diesem Beispiel sieht man sehr deutlich, dass die Parameter in umgekehrter Reihenfolge auf dem Stack gespeichert werden.

Die Funktion liefert einen Pointer zurück, der auf ein SDL_Surface zeigt. Hat der Rückgabewert aus eax den Wert 0, so trat während der Ausführung der Funktion ein Fehler auf, andernfalls entspricht der Wert der Adresse, auf die der Pointer zeigt. Diesen speichern wir in einer Variablen.



Die Variable screen ist 4 Byte groß. Auf das Abfangen des Fehlers und das Definieren der Variable bin ich hier bewusst nicht eingegangen, da dies nicht Teil des Tutorials sein soll. Das Beispielprogramm enthält
selbstverständlich den Code dazu.

Nun sollte, wenn alles geklappt hat, ein Fenster erscheinen und gleich darauf wieder verschwinden.

Damit SDL allerdings ordnungsgemäß beendet wird, muss die Funktion SDL_Quit aufgerufen werden. Diese benötigt keine Parameter und kann direkt mit



aufgerufen werden.

Das Anzeigen eines Bildes ist schon etwas umständlicher. In C/C++ würde zum Laden des Bildes die Funktion SDL_LoadBMP zur Verfügung stehen. Der Versuch, sie in Assembler zu verwenden, führt allerdings zu der Fehlermeldung


Ein Blick hinter die Kulissen in den SDL Header-Dateien für C/C++ verrät warum. Ausschnit aus SDL_video.h:


Bei SDL_LoadBMP handelt es sich also lediglich um ein Makro, das sich aus zwei Funktionen zusammensetzt. SDL_RWFromFile liest die Datei ein und SDL_LoadBMP_RW liest die Bilddaten aus dem Dateinhalt aus.

Ein Aufruf, um eine Datei und seine Bilddaten zu laden, sieht folgendermaßen aus:



Der Rückgabewert von SDL_LoadBMP_RW liefert wie die Funktion SDL_SetVideoMode einen Zeiger auf ein SDL_Surface.

Damit das Bild nun auch angezeigt wird, muss noch die Funktion SDL_UpperBlit (In C/C++ kann auch SDL_BlitSurface verwendet werden) aufgerufen werden.



Ist der Rückgabewert in eax ungleich 0, dann ist beim Blitten ein Fehler aufgetreten. Andernfalls sollte das Bild jetzt erscheinen.

Zum Schluss des Tutorials möchte ich noch das Reagieren auf Ereignisse behandeln. Dafür stellt SDL die Funktion SDL_PollEvent zur Verfügung, die das aufgetretene Ereignis in einer relativ großen Struktur speichert. Das Abdrucken der Struktur erspare ich mir an dieser Stelle und verweise auf das Beispielprogramm. Die Namensgebung wurde entsprechend den Vorgaben in den SDL Header-Dateien für C/C++ gestaltet.

Die Funktion SDL_PollEvent erwartet als Parameter lediglich einen Zeiger auf die Struktur.

Hallo,

man muss zunächst das Linker-Script anpassen, damit die 64-Bit Libraries verwendet werden.

Dann hat sich die Calling-Convention geändert. Anstatt alle Parameter auf den Stack zu legen, werden (in der Reihenfolge) die Register edi, esi, edc, ecx, r8d, r9d verwendet. Alle weiteren Parameter werden dann wieder auf den Stack gelegt.

Die entfernten Code-Zeilen habe ich nur auskommentiert, damit man den Unterschied sieht: