Компановка программ
------------------------------------------------------------
Компановка программ
Цель: Раскрыть технологию программирования, включающую компа новку и выполнение ассемблерных программ.
ВВЕДЕНИЕ ------------------------------------------------------------
Примеры программ в предыдущих главах состояли из одного шага ассемблирования. Возможно, однако, выполнение програм много модуля, состоящего из нескольких ассемблированных программ. В этом случае программу можно рассматривать, как состоящую из основной программы и одной или более подпрограмм. Причины такой организации программ состоят в следующем:
ъ бывает необходимо скомпановать программы, написанные на разных языках, например, для объединения мощности языка высокого уровня и эффективности ассемблера; ъ программа, написанная в виде одного модуля, может оказаться слишком большой для ассемблирования; ъ отдельные части программы могут быть написаны разными группами программистов, ассемблирующих свои модули раздельно; ъ ввиду возможно большого размера выполняемого модуля, может появиться необходимость перекрытия частей программы в процессе выполнения.
Каждая программа ассемблируется отдельно и генерирует собственный уникальный объектный (OBJ) модуль. Программа компановщик (LINK) затем компанует объектные модули в один объединенный выполняемый (EXE) модуль. Обычно выполнение начинается с основной программы, которая вызывает одну или более подпрограмм. Подпрограммы, в свою очередь, могут вызывать другие подпрограммы. На рис.21.1 показаны два примера иерархической структуры основной подпрограммы и трех подпрограмм. На рис. 21.1 (а) основная программы вызывает подпрограммы 1, 2 и 3. На рис. 21.1 (б) основная программа вызывает подпрограммы 1 и 2, а подпрограмма 1 вызывает подпрограмму 3.
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.1. Иерархия программ.
Существует много разновидностей организации подпрограмм, но любая организация должна быть "понятна" и ассемблеру, и компановщику, и этапу выполнения. Следует быть внимательным к ситуациям, когда, например, под программа 1 вызывает
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 2
подпрограмму 2, которая вызывает подпрограмму 3 и, которая в свою очередь вызывает подпрограмму 1. Такой процесс, известный как рекурсия, может использоваться на практике, но при неаккуратном обращении может вызвать любопытные ошибки при выполнении.
МЕЖСЕГМЕНТНЫЕ ВЫЗОВЫ ------------------------------------------------------------
Команды CALL в предыдущих главах использовались для внутрисегментных вызовов, т.е. для вызовов внутри одного сегмента. Внутрисегментный CALL может быть короткий (в пределах от +127 до -128 байт) или длинный ( превышающий указанные границы). В результате такой операции "старое" значение в регистре IP запоминается в стеке, а "новый" адрес перехода загружается в этот регистр. Например, внутрисегментный CALL может иметь следующий объектный код: E82000. Шест.E8 представляет собой код операции, которая заносит 2000 в виде относительного адреса 0020 в регистр IP. Затем процессор объединяет текущий адрес в регистре CS и относительный адрес в регистре IP для получения адреса следующей выполняемой команды. При возврате из процедуры команда RET восстанавливает из стека старое значение в регистре IP и передает управление таким образом на следующую после CALL команду. Вызов в другой кодовый сегмент представляет собой межсег ментный (длинный) вызов. Данная операция сначала записывает в стек содержимое регистра CS и заносит в этот регистр адрес другого сегмента, затем записывает в стек значение регистра IP и заносит новый относительный адрес в этот регистр. Таким образом в стеке запоминаются и адрес кодового сег мента и смещение для последующего возврата из подпрограммы. Например, межсегментный CALL может состоять из следующего объектного кода:
9A 0002 AF04
Шест.9A представляет собой код команды межсегментного вызова которая записывает значение 0002 в виде 0200 в регистр IP, а значение AF04 в виде 04AF в регистр CS. Комбинация этих адресов указывает на первую выполняемую команду в вызываемой подпрограмме:
Кодовый сегмент 04AF0 Смещение в IP 0200 Действительный адрес 04CF0
При выходе из вызванной процедуры межсегментная команда возврата REP восстанавливает оба адреса в регистрах CS и IP и таким образом передает управление на следующую после CALL команду.
АТРИБУТЫ EXTRN и PUBLIC
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 3
------------------------------------------------------------
Рассмотрим основную программу (MAINPROG), которая вызывает подпрограмму (SUBPROG) с помощью межсегментного CALL, как показано на рис.21.2. Команда CALL в MAINPROG должна "знать", что SUBPROG существует вне данного сегмента (иначе ассемблер выдаст сообщение о том, что идентификатор SUBPROG не определен). С помощью директивы EXTRN можно указать ассемблеру, что ссылка на SUBPROG имеет атрибут FAR, т.е.определена в другом ассемблерном модуле. Так как сам ассемблер не имеет возможности точно определить такие ссылки, он генерирует "пустой" объектный код для последующего заполнения его при компановке:
9A 0000 ---- E
Подпрограмма SUBPROG содержит директиву PUBLIC, которая указывает ассемблеру и компановщику, что другой модуль должен "знать" адрес SUBPROG. В последнем шаге, когда оба модуля MAINPROG и SUBPROG будут успешно ассемблированы в объектные модули, они могут быть скомпанованы следующим образом:
Запрос компановщика LINK: Ответ:
Object Modules [.OBJ]: B:MAINPROG+B:SUBPROG Run File [filespec.EXE]: B:COMBPROG (или другое имя) List File [NUL.MAP]: CON Libraries [.LIB]: [return]
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.2. Межсегментный вызов.
Компановщик устанавливает соответствия между адресами EXTRN в одном объектном модуле с адресами PUBLIC в другом и заносит необходимые относительные адреса. Затем он объединя ет два объектных модуля в один выполняемый. При невозможнос ти разрешить ссылки компановщик выдает сообщения об ошибках. Следите за этими сообщениями прежде чем пытаться выполнить программу.
Директива EXTRN
Директива EXTRN имеет следующий формат:
EXTRN имя:тип [, ... ]
Можно определить более одного имени (до конца строки) или закодировать дополнительные директивы EXTRN. В другом ассемблерном модуле соответствующее имя должно быть определено и идентифицировано как PUBLIC. Тип элемента может
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 4
быть ABS, BYTE, DWORD, FAR, NEAR, WORD. Имя может быть определено через EQU и должно удовлетворять реальному определению имени.
Директива PUBLIC
Директива PUBLIC указывает ассемблеру и компановщику, что адрес указанного иддентификатора доступен из других программ Директива имеет следующий формат:
PUBLIC идентификатор [, ... ]
Можно определить более одного идентификатора (до конца строки) или закодировать дополнительные директивы PUBLIC. Идентификаторы могут быть метками (включая PROC-метки), переменными или числами. Неправильными идентификаторами являются имена регистров и EQU-идентификаторы, определяющие значения более двух байт. Рассмотрим три различных способа компановки программ.
ПРОГРАММА: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИРЕКТИВ EXTRN и PUBLIC ДЛЯ МЕТОК ------------------------------------------------------------
Программа на рис.21.3 состоит из основной программы CALLMUL1 и подпрограммы SUBMUL1. В основной программе определены сегменты для стека, данных и кода. В сегменте данных определены поля QTY и PRICE. В кодовом сегменте регистр AX загружается значением PRICE, а регистр BX - значением QTY, после чего происходит вызов подпрограммы. Директива EXTRN в основной программе определяет SUBMUL как точку входа в подпрограмму. Подпрограмма содержит директиву PUBLIC (после ASSUME), которая указывает компановщику, что точкой входа для выполне ния является метка SUBMUL. Подпрограмма выполняет умножение содержимого регистра AX (цена) на содержимое регистра BX (количество). Результат умножения вырабатывается в регистро вой паре DX:AX в виде шест. 002E 4000. Так как подпрограмма не определяет каких-либо данных, то ей не требуется сегмент данных. Если бы подпрограмма имела сегмент данных, то только она одна использовала бы свои данные. Также в подпрограмме не определен стековый сегмент, так как она использует те же стековые адреса, что и основная программа. Таким образом, стек определенный в основной программе является доступным и в подпрогрпмме. Для компанов щика необходимо обнаружить по крайней мере один стек и определение стека в основной программе является достаточным. Рассмотрим теперь таблицы иднтификаторов, вырабатываемые после каждого ассемблирования. Обратите внимание, что SUBMUL в таблице идентификаторов для основной программы имеет атрибуты FAR и External (внешний), а для подпрограммы - F
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 5
(для FAR) и Global (глобальный). Этот последний атрибут указывает, что данное имя доступно из вне подпрограммы, т.е. глобально. Карта компановки (в конце листинга) отражает организацию программы в памяти. Заметьте, что здесь имеются два кодовых сегмента (для каждого ассемблирования) с разными стартовыми адресами. Последовательность расположения кодовых сегментов соответствует последовательности указанных для компа новки объектных модулей (обычно основная программа указывается первой). Таким образом, относительный адрес начала основной программы - шест.00000, а подпрограммы - шест. 00020.
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис. 21.3. Использование директив EXTRN и PUBLIC.
При трассировке выполнения программы можно обнаружить, что команда CALL SUBMUL имеет объектный код
9A 0000 D413
Машинный код для межсегментного CALL - шест.9A. Эта команда сохраняет в стеке регистр IP и загружает в него значение 0000, сохраняет в стеке значение шест.13D2 из регистра CS и загружает в него шест.D413. Следующая выполняемая команда находится по адресу в регистровой паре CS:IP т.е. 13D40 плюс 0000. Обратите внимание, что основная программа начинается по адресу в регистре CS, содержащему шест.13D2, т.е. адрес 13D20. Из карты компановки видно, что подпрограмма начинает ся по относительному адресу шест.0020. Складывая эти два значения, получим действительный адрес кодового сегмента для подпрограммы:
Адрес в CS 13D20 Смещение в IP 0020 Действительный адрес 13D40
Компановщик определяет это значение точно таким же образом, и подставляет его в операнд команды CALL.
ПРОГРАММА: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИРЕКТИВЫ PUBLIC В КОДОВОМ СЕГМЕНТЕ ------------------------------------------------------------
Следующий пример на рис.21.4 представляет собой вариант программы на рис.21.3. Имеется одно изменение в основной программе и одно - в подпрограмме. В обоих случаях в директиве SEGMENT используется атрибут PUBLIC:
CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE'
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.4. Кодовый сегмент, определенный как PUBLIC.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 6
Рассмотрим результирующую карту компановки и ообъектный код команды CALL. Из таблицы идентификаторов (в конце каждого листинга ассемблирования) следует: обобщенный тип кодового сегмента CODESG - PUBLIC (на рис.21.3 было NONE). Но более интересным является то, что карта компановки в конце листинга показыва ет теперь только один кодовый сегмент! Тот факт, что оба сегмента имеют одни и те же имя (CODESG), класс ('CODE') и атрибут PUBLIC, заставил компановщика объединить два логичес ких кодовых сегмента в один физический кодовый сегмент. Кроме того, при трассировке выполнения программы можно обнаружить, что теперь команда вызова подпрограммы имеет следующий объектный код:
9A 2000 D213
Эта команда заносит шест.2000 в регистр IP и шест. D213 в регистр CS. Так как подпрограмма находится в общем с основной программой кодовом сегменте, то в регистре CS устанавливается тот же стартовый адрес - шест.D213. Но теперь смещение равно шест.0020:
Адрес в CS: 13D20 Смещение в IP: 0020 Действительный адрес: 13D40
Таким образом, кодовый сегмент подпрограммы начинается, очевидно, по адресу шест.13D40. Правильно ли это? Карта компановки не дает ответа на этот вопрос, но можно определить адрес по листингу основной программы, которая заканчивается на смещении шест.0016. Так как кодовый сегмент для подпрограммы определен как SEGMENT, то он должен начинаться на границе параграфа, т.е. его адрес должен нацело делиться на шест.10 или правая цифра адреса должна быть равна 0. Компановщик размещает подпрограмму на ближайшей границе параграфа непосредственно после основной программы - этот относительный адрес равен шест.00020. Поэтому кодовый сегмент подпрограммы начинается по адресу 13D20 плюс 0020 или 13D40.
+----------------------------------------+--------------+ | Основная программа... (не используемый | Подпрограмма | | участок) | | +----------------------------------------+--------------+ | | | 13D20 13D30 13D40
Рассмотрим, каким образом компановщик согласует данные, определенные в основной программе и имеющие ссылки из подпрограммы.
ПРОГРАММА: ОБЩИЕ ДАННЫЕ В ПОДПРОГРАММЕ
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 7
------------------------------------------------------------
Наличие общих данных предполагает возможность обработки в одном ассемблерном модуле данных, которые определены в другом ассемблерном модуле. Изменим предыдущий пример так, чтобы области QTY и PRICE по-прежнему определялись в основной программе, но загрузка значений из этих областей в регистры BX и AX выполнялась в подпрограмме. Такая программа приведена на рис.21.5. В ней сделаны следующие изменения:
ъ В основной программе имена QTY и PRICE определены как PUBLIC. Сегмент данных также определен с атрибутом PUBLIC. Обратите внимание на атрибут Global (глобаль ный) для QTY и PRICE в таблице идентификаторов.
ъ В подпрограмме имена QTY и PRICE определены как EXTRN и WORD. Такое определение указывает ассемблеру на длину этих полей в 2 байта. Теперь ассемблер сгенерирует правильный код операции для команд MOV, а компановщик установит значения операндов. Заметьте, что имена QTY и PRICE в таблице идентификаторов имеют атрибут External (внешний).
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.5. Общие данные в подпрограмме.
Команды MOV в листинге подпрограммы имеют следующий вид:
A1 0000 E MOV AX,PRICE 8B 1E 0000 E MOV BX,QTY
В объектном коде шест.A1 обозначает пересылку слова из памяти в регистр AX, а шест.8B - пересылку слова из памяти в регистр BX (объектный код для операций с регистром AX чаще требует меньшее число байтов, чем с другими регистрами). Трассировка выполнения программы показывает, что компановщик установил в объектном коде следующие операнды:
A1 0200 8B 1E 0000
Объектный код теперь идентичен коду сгенерированному в преды дущем примере, где команды MOV находились в вызывающей программе. Это логичный результат, так как операнды во всех трех программах базировались по регистру DS и имели одинаковые относительные адреса. Основная программа и подпрограмма могут определять любые другие элементы данных, но общими являются лишь имеющие атрибуты PUBLIC и EXTRN. Следуя основным правилам, рассмотренным в данной главе, можно теперь компановать программы, состоящие более чем из двух ассемблерных модулей и обеспечивать доступ к общим
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 8
данным из всех модулей. При этом следует предусматривать стек достаточных размеров - в разумных пределах, для больших программ определение 64 слов для стека бывает достаточным. В главе 23 будет рассмотрены дополнительные свойства сегментов, включая определение более одного сегмента данных и кодового сегмента в одном ассемблерном модуле и использова ние директивы GROUP для объединения сегментов в один общий сегмент.
ПЕРЕДАЧА ПАРАМЕТРОВ ------------------------------------------------------------
Другим способом обеспечения доступа к данным из вызывае мой подпрограммы является передача параметров. В этом случае вызывающая программа физически передает данные через стек. Каждая команда PUSH должна записывать в стек данные размером в одно слово из памяти или из регистра. Программа, приведенная на рис.21.6, прежде чем вызвать подпрограмму SUBMUL заносит в стек значения из полей PRICE и QTY. После команды CALL стек выглядит следующим образом:
... | 1600 | D213 | 4001 | 0025 | 0000 | C213 | 6 5 4 3 2 1
1. Инициализирующая команда PUSH DS заносит адрес сегмента в стек. Этот адрес может отличаться в разных версиях DOS. 2. Команда PUSH AX заносит в стек нулевой адрес. 3. Команда PUSH PRICE заносит в стек слово (2500). 4. Команда PUSH QTY заносит в стек слово (0140). 5. Команда CALL заносит в стек содержимое регистра CS (D213) 6. Так как команда CALL представляет здесь межсегментный вызов, то в стек заносится также содержимое регистра IP (1600).
Вызываемая программа использует регистр BP для доступа к параметрам в стеке, но прежде она запоминает содержимое регистра BP, записывая его в стек. В данном случае, предположим, что регистр BP содержит нуль, тогда нулевое слово будет записано в вершине стека (слева). Затем программа помещает в регистр BP содержимое из регистра SP, так как в качестве индексного регистра может использоваться регистр BP, но не SP. Команда загружает в регистр BP значение 0072. Первоначально регистр SP содержал размер пустого стека, т.е. шест.80. Запись каждого слова в стек уменьшает содержимое SP на 2:
| 0000 | 1600 | D213 | 4001 | 0025 | 0000 |C213 | | | | | | | | SP: 72 74 76 78 7A 7C 7E
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 9
Так как BP теперь также содержит 0072, то параметр цены (PRICE) будет по адресу BP+8, а параметр количества (QTY) - по адресу BP+6. Программа пересылает эти величины из стека в регистры AX и BX соответственно и выполняет умножение.
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.6. Передача параметров.
Перед возвратом в вызывающую программу в регистре BP восстанавливается первоначальное значение, а содержимое в регистре SP увеличивается на 2, с 72 до 74. Последняя команда RET представляет собой "длинный" возврат в вызывающую программу. По этой команде выполняются следующие действия:
ъ Из вершины стека восстанавливается значение регистра IP (1600). ъ Содержимое регистра SP увеличивается на 2, от 74 до 76. ъ Из новой вершины стека восстанавливается значение регистра CS (D213). ъ Содержимое регистра SP увеличивается на 2 от 76 до 78.
Таким образом осуществляется корректный возврат в вызываю щую программу. Осталось одно небольшое пояснение. Команда RET закодирована как
RET 4
Параметр 4 представляет собой число байт в стеке использо ванных при передаче параметров (два слова в данном случае). Команда RET прибавит этот параметр к содержимому регистра SP, получив значение 7C. Таким образом, из стека исключаются ненужные больше параметры. Будьте особенно внимательны при восстановлении регистра SP - ошибки могут привести к непред сказуемым результатам.
КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА BASIC-ИНТЕРПРЕТАТОРЕ И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------
В руководстве по языку BASIC для IBM PC приводятся различ ные методы связи BASIC-интерпретатора и программ на ассемблере. Для этого имеются две причины: сделать возможным использование BIOS-прерываний через ассемблерные модули и создать более эффективные программы. Цель данного раздела - дать общий обзор по данному вопросу; повторять здесь технические подробности из руководства по языку BASIC нет необходимости. Для связи с BASIC ассемблерные программы кодируются, транслируются и компануются отдельно. Выделение памяти для подпрограмм на машинном языке может быть либо внутри, либо вне 64 Кбайтовой области памяти, которой ограничен BASIC. Выбор лежит на программисте.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 10
Существует два способа загрузки машинного кода в память: использование оператора языка BASIC - POKE или объединение скомпанованного модуля с BASIC-программой.
Использование BASIC-оператора POKE.
Хотя это и самый простой способ, но он удобен только для очень коротких подпрограмм. Способ заключается в том, что сначала определяется объектный код ассемблерной программы по LST-файлу или с помощью отладчика DEBUG. Затем шестнадцати ричные значения кодируются непосредственно в BASIC-программе в операторах DATA. После этого с помощью BASIC-оператора READ считывается каждый байт и оператором POKE заносится в память для выполнения.
Компановка ассемблерных модулей.
С большими ассемблерными подпрограммами обычно проще иметь дело, ели они оттранслированы и скомпанованые как выполнимые (EXE) модули. Необходимо организовать BASIC-программу и выполнимый модуль в рабочую программу. При работе с BASIC-программой не забывайте пользоваться командой BSAVE (BASIC save) для сохранения программы и BLOAD - для загрузки ее перед выполнением. Прежде чем кодировать BASIC- и ассемблерную программы, необходимо решить, каким из двух способов они будут связаны. В языке BASIC возможны два способа: функция USR и оператор CALL. В обоих способах регистры DS, ES и SS на входе содержат указатель на адресное пространство среды BASIC. Регистр CS содержит текущее значение, определенное последним оператором DEF SEG (если он имеется). Стековый указатель SP указывает на стек, состоящий только из восьми слов, так что может потребоваться установка другого стеке в подпрограмме. В последнем случае необходимо на входе сохранить значение указателя текущего стека, а при выходе восстановить его. В обоих случаях при выходе необходимо восстановить значение сегментных регистров и SP и обеспечить возврат в BASIC с помощью межсегментного возврата RET. Скомпануйте ваш ассемблированный объектный файл так, что бы он находился в старших адресах памяти. Для этого используется параметр HIGH при ответе на второй запрос компа новщика, например, B:имя/HIGH. Затем с помощью отладчика DEBUG необходимо загрузить EXE-подпрограмму и по команде R определить значения в регистрах CS и IP: они показывают на стартовый адрес подпрограммы. Находясь в отладчике укажите имя (команда N) BASIC и загрузите его командой L. Два способа связи BASIC-программы и EXE-подпрограммы - использование операторов USR или CALL. Работая в отладчике, необходимо определить стартовый адрес EXE-подпрограммы и, затем, указать этот адрес или в операторе USRn или в CALL. В руководстве по языку BASIC для IBM PC детально представлено описание функции USRn и оператора CALL с различными примерами.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 11
Программа: Компановка BASIC и ассемблера.
Рассмотрим теперь простой пример компановки программы для BASIC-интерпретатора и подпрограммы на ассемблере. В этом примере BASIC-программа запрашивает ввод значений времени и расценки и выводит на экран их произведение - размер зарплаты. Цикл FOR-NEXT обеспечивает пятикратное выполнение ввода и затем программа завершается. Пусть BASIC- программа вызывает ассемблерный модуль, который очищает экран. На рис. 21.7 приведена исходная BASIC-программа и ассемб лерная подпрограмма. Обратите внимание на следующие особен ности BASIC-программы: оператор 10 очищает 32К байт памяти; операторы 20, 30, 40 и 50 временно содержат комментарии. Позже мы вставим BASIC-операторы для связи с ассемблерным модулем. BASIC-программу можно сразу проверить. Введите команду BASIC и затем наберите все пронумерованные операторы так, как они показаны в примере. Для выполнения программы нажмите F2. Не забудте сохранить текст программы с помощью команды SAVE "B:BASTEST.BAS"
Обратите внимание на следующие особенности ассемблерной подпрограммы: - отсутствует определение стека, так как его обеспечивает BASIC; программа не предусмотрена для отдельного выполнения и не может быть выполнена; - подпрограмма сохраняет в стеке содержимое регистра BP и записывает значение регистра SP в BP; - подпрограмма выполняет очистку экрана, хотя она может быть изменена для выполнения других операций, таких как прокрутка экрана вверх или вниз или установка курсора.
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.7. Основная программа на языке BASIC и подпрограмма на ассемблере.
Все что осталось - это связать эти программы вместе. Следующие действия предполагают, что системная дискета (DOS) находится на дисководе A, а рабочие программы - на дисководе B:
1. Наберите ассемблерную подпрограмму, сохраните ее под именем B:LINKBAS.ASM и оттранслируйте ее. 2. Используя компановщик LINK, сгенерируйте объектный модуль, который будет загружаться в старшие адреса памяти: LINK B:LINKBAS,B:LINKBAS/HIGH,CON;
3. С помощью отладчика DEBUG загрузите BASIC - компилятор: DEBUG BASIC.COM.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 12
4. По команде отладчика R выведите на экран содержимое регистров. Запишите значения в регистрах SS, CS и IP. 5. Теперь установите имя и загрузите скомпанованный ассемблерный модуль следующими командами:
N B:LINKBAS.EXE L
6. По команде R выведите на экран содержимое регистров и запишите значения в CX, CS и IP. 7. Замените содержимое регистров SS, CS и IP значениями из шага 4. (Для этого служат команды R SS, R CS и R IP). 8. Введите команду отладчика G (go) для передачи управле ния в BASIC. На экране должен появиться запрос из BASIC-программы. 9. Для того, чтобы сохранить ассемблерный модуль, введите следующие команды (без номеров операторов):
DEF SEG = &Hxxxx (значение в CS из шага 6) BSAVE "B:CLRSCRN.MOD",0,&Hxx (значение в CX из шага 6)
Первая команда обеспечивает адрес загрузки модуля в память для выполнения. Вторая команда идентифицирует имя модуля, относительную точку входа и размер модуля. По второй команде система запишет модуль на дисковод B. 10. Теперь необходимо модифицировать BASIC-программу для компановки. Можно загрузить ее сразу, находясь в отладчике, но вместо этого наберите команду SYSTEM для выхода из BASIC и, затем, введите Q для выхода из отладчика DEBUG. На экране должно появиться приглашение DOS. 11. Введите команду BASIC, загрузите BASIC-программу и выведите ее на экран:
BASIC LOAD "B:BASTEST.BAS" LIST
12. Измените операторы 20, 30, 40 и 50 следующим образом:
20 BLOAD "B:CLRSCRN.MOD" 30 DEF SEG = &Hxxxx (значение в CS из шага 6) 40 CLRSCRN = 0 (точка входа в подпрограмму) 50 CALL CLRSCRN (вызов подпрограммы)
13. Просмотрите, выполните и сохраните измененную BASIC- программу.
Если BASIC-программа и ассемблерные команды были введены правильно, а также правильно установлены шестнадцатеричные значения из регистров, то связанная программа должна сразу очистить экран и выдать запрос на ввод времени и расценки.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 13
На рис.21.8 приведен протокол всех шагов - но некоторые значения могут отличаться в зависимости от версии операционной системы и размера памяти. Приведенный пример выбран намеренно простым только для демонстрации компановки. Можно использовать более сложную технологию, используя передачу параметров из BASIC-программы в ассемблерную подпрограмму с помощью оператора
CALL подпрограмма (параметр-1,параметр-2,...)
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.8. Этапы связи BASIC и ассемблера.
Ассемблерная подпрограмма может получить доступ к этим параметрам, используя регистр BP в виде [BP], как это делалось ранее на рис.21.3. В этом случае необходимо определить операнд в команде RET, соответствующий длине адресов параметров в стеке. Например, если оператор CALL передает три параметра то возврат должен быть закодирован в виде RET 6.
КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ PASCAL И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------
В данном разделе показано, как можно установить связь между программами на языке PASCAL фирм IBM и MicroSoft с программами на ассемблере. На рис.21.9 приведен пример связи простой PASCAL-программы с ассемблерной подпрограммой. PASCAL-программа скомпилирована для получения OBJ-модуля, а ассемблерная программа оттранслирована также для получения OBJ-модуля. Программа LINK затем компанует вместе эти два OBJ-модуля в один выполнимый EXE-модуль. В PASCAL-программе определены две переменные: temp_row и temp_col, которые содержат введенные с клавиатуры значения строки и колонки соответственно. Программа передает адреса переменных temp_row и temp_col в виде парамтеров в ассемблерную подпрограмму для установки курсора по этим координатам. PASCAL-программа определяет также имя ассемблерной подпрограммы в операторе procedure как move_cursor и определяет два параметра, как extern (внешние). Оператор в PASCAL-программе, который вызывает ассемблерную программу по имени и передает парметры, имеет следующий вид: move_cursor (temp_row, temp_col);
Через стек передаются следующие величины: указатель блока вызывающей программы, указатель на сегмент возврата, смещение возврата и адреса двух передаваемых параметров. Ниже показаны смещения для каждого элемента в стеке:
00 Указатель блока вызывающей программы 02 Указатель сегмента возврата
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 14
04 Указатель смещения возврата 06 Адрес второго параметра 08 Адрес первого параметра
Так как ассемблерная подпрограмма будет использовать регистр BP, то его необходимо сохранить в стеке для последующего восстановления при возврате в вызывающую PASCAL-программу. Заметьте, что этот шаг в вызываемой подпрограмме аналогичен предыдущему примеру на рис.21.6.
------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------ Рис.21.9. Компановка PASCAL-ассемблер.
Регистр SP обычно адресует элементы стека. Но так как этот регистр нельзя использовать в качестве индексного регистра, то после сохранения старого значения регистра BP необходимо переслать адрес из регистра SP в BP. Этот шаг дает возможность использовать регистр BP в качестве индексного регистра для доступа к элементам в стеке. Следующий шаг - получить доступ к адресам двух параметров в стеке. Первый переданный параметр (адрес строки) находится в стеке по смещению 08, и может быть адресован по BP+08. Второй переданный параметр (адрес столбца) находится в стеке по смещению 06 и может быть адресован по BP+06. Два адреса из стека должны быть переданы в один из индексных регистров BX, DI или SI. В данном примере адрес строки пересылается из [BP+08] в регистр SI, а затем содержимое из [SI] (значение строки) пересылается в регистр DH. Значение столбца пересылается аналогичным способом в регистр DL. Затем подпрограмма использует значения строки и столбца в регистре DX при вызове BIOS для установки курсора. При выходе подпрограмма восстанавливает регистр BP. Команда RET имеет операнд, значение которого в два раза больше числа параметров, в данном случае 2х2, или 4. Параметры автома тически выводятся из стека и управление переходит в вызываю щую программу. Если в подпрограмме предстоит изменить сегментный регистр то необходимо сохранить его значение командой PUSH на входе и восстановить командой POP на выходе. Можно также использо вать стек для передачи величин из подпрограммы в вызывающую программу. Хотя рассмотренная подпрограмма не возвращает каких-либо значений, в языке PASCAL предполагается, что подпрограмма возращает одно слово в регистре AX или двойное слово в регистровой паре DX:AX. В результате компановки двух программ будет построена карта компановки, в которой первый элемент PASCALL представляет PASCALL-программу, второй элемент CODESEG (имя сегмента кода) представляет ассемблерную подпрограмму. Далее следует несколько подпрограмм для PASCALL-программы. Эта довольно тривиальная программа занимает в результате
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 15
шест.5720 байт памяти - более 20К. Компилирующие языки обычно генерируют объектные коды значительно превышающие по объему размеры компилируемой программы.
КОМПАНОВКА ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ C И АССЕМБЛЕРЕ ------------------------------------------------------------
Трудность описания связи программ на языке C и ассемблерных программ состоит в том, что различные версии языка C имеют разные соглашения о связях и для более точной информации следует пользоваться руководством по имеющейся версии языка C. Здесь приведем лишь некоторые соображения, представляющие интерес:
ъ Большинство версий языка C обеспечивают передачу параметров через стек в обратной (по сравнению с другими языками) последовательности. Обычно доступ, например, к двум параметрам, передаваемым через стек, осуществляется следующим образом:
MOV ES,BP MOV BP,SP MOV DH,[BP+4] MOV DL,[BP+6] ... POP BP RET
ъ Некоторые версии языка C различают прописные и строчные буквы, поэтому имя ассемблерного модуля должно быть представленно в том же символьном регистре, какой используют для ссылки C-программы.
ъ В некоторых версиях языка C требуется, чтобы ассемб лерные программы, изменяющие регистры DI и SI, записы вали их содержимое в стек при входе и восстанавливали эти значения из стека при выходе.
ъ Ассемблерные программы должны возвращать значения, если это необходимо, в регистре AX (одно слово) или в регистровой паре DX:AX (два слова).
ъ Для некоторых версий языка C, если ассемблерная программа устанавливает флаг DF, то она должна сбросить его командой CLD перед возвратом.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ ------------------------------------------------------------
ъ В основной программе, вызывающей подпрограмму, необходимо определять точку входа как EXTRN, а в подпрограмме - как PUBLIC.
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 16
ъ Будьте внимательны при использовании рекурсий, когда подпрограмма 1 вызывает подпрограмму 2, которая в свою очередь вызывает подпрограмму 1.
ъ Если кодовые сегменты необходимо скомпановать в один сегмент, то необходимо определить их с одинаковыми именами, одинаковыми классами и атрибутом PUBLIC.
ъ Для простоты программирования начинайте выполнение с основной программы.
ъ Определение общих данных в основной программе обычно проще (но не обязательно). Основная программа определя ет общие данные как PUBLIC, а подпрограмма (или подпрограммы) - как EXTRN.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ------------------------------------------------------------
21.1. Предположим, что программа MAINPRO должна вызвать под программу SUBPRO. а) Какая директива в программе MAINPRO указывает ассемблеру, что имя SUBPRO определе но вне ее собственного кода? б) Какая директива в подпрограмме SUBPRO необходима для того, чтобы имя точки входа было доступно в основной программе MAINPRO?
21.2. Предположим, что в программе MAINPRO определены переменные QTY как DB, VALUE как DW и PRICE как DW. Подпрограмма SUBPRO должна разделить VALUE на QTY и записать частное в PRICE. а) Каким образом программа MAINPRO указывает ассемблеру, что три переменные должны быть доступный извне основной программы? б) Каким образом подпрограмма SUBPRO указывает ассемблеру, что три переменные определены в другом модуле?
21.3. На основании вопросов 21.2 и 21.3 постройте работающую программу и проверьте ее.
21.4. Измените программу из предыдущего вопроса так, чтобы программа MAINPRO передавала все три переменные, как параметры. Подпрограмма SUBPRO должна возвращать результат через параметр.
21.5. Теперь предлагаем упражнение, на которое потребуется больше времени. Требуется расширить программу из вопроса 21.4 так, чтобы программа MAINPRO позволяла вводить количество (QTY) и общую стоимость (VALVE) с клавиатуры, подпрограмма SUBCONV преобразовывала ASCII-величины в двоичное представление; подпрограмма
Ассемблер для IBM PC. Глава 21 17
SUBCALC вычисляла цену (PRICE); и подпрограмма SUBDISP преобразовывала двоичную цену в ASCII-представление и выводила результат на экран.
Ассемблер для IBM PC. Глава 22 33
