【x86汇编】第五章：程序设计其它方法技术

字符串操作

串操作指令简介

主机与外设之间的交互，大多采用字符串的形式，为了方便地实现字符串操作，简化程序设计，80x86提供了字符串操作指令

字符串操作指令共有5条：

• 传送指令 MOVS
• 搜索指令 SCAS
• 比较指令 CMPS
• 读取指令 LODS
• 存储指令 STOS

以上指令可使用的重复前缀如下：

• REP，无条件重复CX寄存器指定的次数
• REPE/REPZ，在CX≠0 && ZF=1时重复
• REPNE/REPNZ，在CX≠0 && ZF=0时重复

所有的字符串操作指令，使用相同的寄存器，标志位和符号

• 源串指示器：DS：SI/ESI
• 目的串指示器：ES：DI/EDI
• 重复次数计数器：CX/ECX
• SCAS指令的搜索值在：AL/AX/EAX中
• LODS指令的目的地址为：AL/AX/EAX
• STOS指令的源地址为：AL/AX/EAX
• 传送方向：
  1. DF = 0 自动增量
  2. DF = 1 自动减量
• _SB：不带操作数的字节串操作指令
• _SW：不带操作数的字串操作指令
• _SD：不带操作数的双字串操作指令

串操作指令

传送指令

MOVS OPD, OPS
MOVSB：字节传送
MOVSW：字传送
MOVSD：双字传送

功能：

• DS：[SI] / [ESI] --> ES：[DI] / [EDI]
• 自动修改指针，指向下一个位置

比较指令

CMPS OPD, OPS
CMPSB：字节比较
CMPSW：字比较
CMPSD：双字比较

功能：

• DS：[SI] / [ESI] – ES：[DI] / [EDI]
• 根据相减的结果，置标志位，源串与目的串内容不变
• 自动修改指针，指向下一个位置
• 后面一般跟转移指令
• 串比较指令，是源操作数减去目的操作数

搜索指令

SCAS OPD
SCASB：字节搜索
SCASW：字搜索
SCASD：双字搜索

功能：

• 字节操作：(AL) – (ES：[DI] / [EDI])

• 字 操 作：(AX) – (ES：[DI] / [EDI])

• 双字操作：(EAX) – (ES：[DI] / [EDI])

• 根据相减的结果置标志位，但不保存结果

• 自动修改指针，指向下一个位置

• 主要用来在字符串中搜索某个值

从源串中取数指令

LODS OPD
LODSB：字节串中取数
LODSW：字串中取数
LODSD：双字串中取数

功能：

• 字节操作：(DS：[DI] / [EDI]) -> (AL)

• 字 操 作：(DS：[DI] / [EDI]) -> (AX)

• 双字操作：(DS：[DI] / [EDI]) -> (EAX)

• 将字符串存储区的某个数据，送到累加寄存器中

• 自动修改指针，指向下一个位置

往目的串中存数指令

STOS OPD
STOSB：往字节串中存数
STOSW：往字串中存数
STOSD：往双字串中存数

功能：

• 字节操作： (AL) -> (DS：[DI] / [EDI])

• 字 操 作：(AX) -> (DS：[DI] / [EDI])

• 双字操作：(EAX) -> (DS：[DI] / [EDI])

• 将累加寄存器中的值，送到目的串

• 自动修改指针，指向下一个位置

宏功能程序设计

• 子程序的调用，需要额外的时间和空间花销
• 当重复部分较短时，一般设计成宏指令
• 宏汇编语言提供：宏指令的定义调用、重复汇编、条件汇编
• 宏指令使用三步骤：宏定义、宏调用、宏拓展

宏定义

宏定义使用伪指令 MACRO 和 ENDM 实现
定义格式

宏指令名 MACRO 形参
            宏体
            ENDM

• 宏指令名，类似于函数名
• 形参可以出现在宏体任何地方，形参以逗号隔开
• 宏体是要重复的部分，包括一系列机器指令和伪指令
• ENDM和MACRO成对出现
• 宏指令一定要放在被调用之前

宏调用

宏指令完成定义后，可以在源程序中调用

调用格式：宏指令名 实际参数

宏拓展

• 宏汇编程序在汇编期间，先扫描宏定义，将宏名字、形参、宏体填入宏定义表中
• 遇到宏调用时，实参替换形参

宏定义于宏调用中的参数

带间隔符的实参

有时，实参是一串带间隔符（空格、逗号）的字符串，为了不至于混淆，用尖括号 <> 将它们括起来，尖括号中的内容代表实参

例如用宏指令定义申请堆栈空间：

STACK0 <500 DUP(0)>

数字实参

• 有时希望用符号做实参，希望传进去的是符号的值，而不是符号本身，可以符号的前面加 %
• 特殊宏操作符%用来将其后的表达式转换为对应的值
• % 后面的符号，一定是直接用EQU或者=赋值的符号常量，或者汇编时能确定值的表达式，而不能是变量和寄存器名

宏参数的连接

• 在宏定义中，有些形参需要夹在字符串中，为了将这种形参标识出来，需要在这样的形参前面加符号 &
• 如果形参后面还跟有字符串，则还应在形参后面加符号 &
• 宏汇编程序识别后，将符号连成一个完整的字符串

宏体中的变量与标号

• 宏体中经常需要定义一些变量和标号，如果进行了多次宏拓展，则会出现变量或标号重复定义的错误
• 为解决这个问题，提供了伪指令LOCAL

LOCAL 形参

功能：

• 在宏拓展时，宏汇编程序自动为其后的形参顺序生成特殊符号，并用这些特殊符号取代宏体中的形参，从而避免了符号重复定义的错误
• LOCAL语句只能作为宏体的第一条语句，它后面的形参即为本宏定义中所定义的变量和标号

重复汇编

• 有时源程序中，会连续重复完全相同，或者几乎完全相同的一组语句
• 这时采用重复汇编方式比把他们定义成宏指令更能简化程序设计

给定次数

REPT    表达式
           重复块
            ENDM

功能：让宏汇编程序将重复块连续地汇编“表达式”所指定的次数

不定次数

次数由实参的个数确定，根据实参形式的不同，选择IRP和IRPC

IRP 形参, <实参1，实参2，...，实参n>
    重复块
    ENDM

• 让宏汇编程序将重复块重复汇编由实参个数所确定的次数，并在每次重复时，依次用相应位置的实参代替形参
• 实参必须用尖括号括起来，并且各实参之间用逗号隔开

IRPC 形参，字符串
    重复块
    ENDM

• 将重复块重复汇编，重复的次数由字符串中的个数决定，并在每次重复时，依次用相应位置的字符代替形参
• 字符串不带引号

条件汇编

• 条件汇编是指，允许宏汇编程序根据条件，决定某一段程序是否参加汇编
• 使用条件汇编伪指令时，条件表达式各项的值必须在第一遍扫描中求得，否则表达式不正确

使用格式：

IF ... 条件表达式
        条件汇编块1
ELSE
        条件汇编块2
ENDIF

正条件	反条件	表达式的形式	检测条件
IF	IFE	数值表达式	表达式值不为0（为0）为真
IF1	IF2		第一次/第二次扫描
IFDEF	IFNDEF	符号	符号已被（未被）定义或被（未被）说明为外部符号为真
IFB	IFNB	<参数>	该参数对应的实参存在（不存在）为真
IFIDN	IFDIF	<参数1>, <参数2>	字符串参数1与字符串参数2相等（不相等）为真

宏库的使用

宏库的建立

• 对于经常使用的宏定义，用户可以将他们集中在一起，建成宏库供用户随时调用
• 宏库为文本文件，文件名任意指定
• 利用TYPE命令可以查看文本的内容

宏库的使用

• 程序中需要调用宏库时，首先将宏库加入到自己的源文件中，然后按照宏库中各宏定义的规定调用即可
• 伪指令 INCLUDE 用于将宏库加入源文件一起进行汇编

INCLUDE 文本文件名

功能：将文件内容加入汇编，全部汇编完后，再汇编后面的内容

条件汇编与宏定义的使用

• 条件汇编伪指令常与宏定义一起使用
• 可以使用条件汇编，使宏库只在第一遍扫描时添加，这样加快第二次扫描，避免列出长长的汇编列表清单
• 对于宏库中用不上的宏指令，可以使用伪指令PURGE取消

IF1
    INCLUDE MACRO.LIB
ENDIF
    PURGE WRITE

宏指令与子程序的比较

• 处理的时间不同：宏指令是在汇编期间，由宏汇编程序处理的；而子程序调用是在目标程序执行期间，由CPU直接执行的
• 处理的方式不同：宏指令必须先定义后使用，宏调用用宏体置换宏指令名，实参置换形参，而子程序的调用不发生这种代码和参数的置换，而是CPU将控制方向由主程序转向子程序
• 目标程序的长度不同：由于每次宏调用都要进行宏拓展，因而使用宏指令不会缩短目标程序，而子程序通过CALL指令调用，无论执行多少次，目标代码只出现一次，因此，目标程序短，占用空间小
• 执行速度不同：执行子程序需要使用堆栈保护和恢复现场，因而执行速度慢，而宏指令不存在这些问题
• 参数传递方式不同：宏调用可实现参数的代换，参数形式不受限制，而子程序参数一般是地址或者操作数

模块化程序设计

• 在汇编语言中，一个以 END 语句为结束标志的源程序，称为一个代码块
• 它经过汇编源程序汇编后，生成一个目标文件，也称为目标模块
• 连接程序将多个目标模块连接在一起时，需要两个信息，一是模块间通信方式，二是段之间的组合方式
• 通信方式是指：一个模块可访问另外模块中所定义的标号、变量、符号常量的方式
• 组合方式是指：多个模块以什么方式组合在一起

组合方式

定位方式

定位方式是对该段起始地址所提出的要求，即告诉连接程序，在各个段装配在一起时，前一段放完后，后面一个段将从一个什么样的起始边界开始存放

定位方式有4种选择：

• PARA：节：表示该段要从能被16整除的地址开始存放，即最低4位必须为0
• WORD：字：表示该段要从偶数地址开始存放，即最低1位必须为0
• BYTE：字节：表示对该段存放的首地址不作要求，任何地址处都可以开始存放
• PAGE：页：该段要从能被256整除的地址开始存放，即最低8位必须为0

其中PARA为默认方式，不指定时为此方式

组合方式

组合方式的作用是向连接程序提供本段同其他段的组合关系，可以选择以下几种关系

• 不选择：表示本段与其他段逻辑上不发生关联
• PUBLIC：表示应将本段与其他模块中的同名、同 ‘类别’ 段按模块连接的顺序相邻的连接在一起，组成一个物理段，该段大小不能超过64KB
• STACK：与PUBLIC功能相同，但该方式仅对堆栈段
• COMMON：表示本段和同名、同 ‘类别’ 的其他段应该具有相同的段首址，即将本段与这些段相覆盖，覆盖长度取决于最长的COMMON段
• AT表达式：表示将本段装在根据表达式计算出的段地址上，但AT方式不能包含代码和初始化数据，不能用于用户代码段，仅用于访问系统数据，表示已在内存中的数据和数据地址
• MEMORY：表示将本段定位在所有连接在一起的段之上（最高地址上），如果几个段都选择MEMORY组合方式而又同时连接在一起，那么只有宏汇编程序遇到的第一段处理为MEMORY，其它作为COMMON段

类别

• 段的 ‘类别’ 是用单括号括起来的字符串来表示的
• 连接时，‘类别’ 相同的所有段，按先后顺序存放在连续的存储区，且每段都有自己的起始地址

通信方式

公共符号与外部符号

• 公共符号：不仅可被定义自己的模块访问，还可以供其它模块访问的符号，用PUBLIC说明
• 外部符号：在该模块内部访问，而不在该模块内定义的符号，用EXTERN说明

PUBLIC 符号

• 用来说明其后的符号是公共符号，可以被其它模块所引用
• 这些符号必须是在本模块中定义的符号常量、标号、变量，各名字之间用逗号隔开，一个模块中的同一个名字仅可被PUBLIC说明一次
• 一般放在程序的开头

EXTERN 符号：类型

• 用来说明本模块中需要引用的、由其他模块所定义的符号
• 这些符号必须在所定义的模块中声明为PUBLIC
• 类型为：ABS（符号常量）、BYTE、WORD、DWORD、NEAR、FAR

连接程序的功能

连接程序可以将若干个目标模块连接在一起，连接程序主要有以下功能：

• 将指定的若干个目标模块和子程序库中的子程序模块连接在一起，解决各模块中段的组合、定位问题，确定目标模块中浮动地址及公共符号的引用问题，生成一个可再定位的装入模块，即能够执行的文件（.EXE）
• 产生一个地址分配文件（.MAP）

源程序综合举例

模块程序设计中的注意事项

模块划分

• 如果一个程序段被很多模块公用，则他应该该是一个独立的模块
• 如果若干程序段处理的数据是公用的，则这些程序段应该放在一个模块
• 若两个程序段的利用率差别很大，则应该分属于两个模块
• 一个模块不能太大，也不能太小，过大则通用性差，过小则时间和空间浪费
• 力求使模块具有通用性，通用性越强模块的利用率越高
• 各模块在功能、逻辑上相互独立，避免使用转移语句在模块间转来转去
• 各模块之间接口简单，尽量减少公共符号的个数，尽量不公用数据存储单元，在结构或编排上有联系的数据应该放在一个模块中，以免相互影响
• 每个模块的结构应该尽量设计成单入口、单出口的形式

程序文件命名

• 标识出程序设计者
• 标识出模块功能
• 标识出模块之间的连接关系

标号的定义

• 模块出处
• 功能名称
• 分支代号

变量和缓冲区的定义

• 缓冲器或变量标志：用B为缓冲器名开头，用V为变量名开头，用S为字符串开头
• 第二个字母可表示定义的类型

模块注释

为方便子模块的调用，在子模块前面应该有详细的说明，包括：

• 子模块的功能
• 入口参数
• 出口参数
• 所用到的主要变量