汇编语言——子程序.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,6.2 子程序的基本格式和有关指令,6.2.1 汇编语言子程序格式,子程序是具有固定功能的程序段，并且有规定的格式。不同的计算机语言对子程序格式的规定不同，汇编语言的子程序基本格式如下：,子程序名,PROC,类型,指令序列,子程序名,ENDP,格式中的首尾两行表示一个子程序的开始和结束，都属于伪指令。“子程序名”是一个标识符，是编程者给子程序起的名字。子程序名同时还代表子程序第一条指令所在的逻辑地址，称为子程序的入口地址。“类型”只有,NEAR,和,FAR,两种，它将影响汇编程序对子程序调用指令,CALL,和返回指令,RET,的翻译方式。被夹在子程序起止伪指令之间的指令序列是完成子程序固定功能的程序段，通常指令序列的最后一条指令是返回指令,RET。,6.2.2 子程序相关指令,6.2.2.1,CALL,指令,【指令格式】,CALL,子程序名,【功能】这是调用子程序的指令。根据被调用的子程序的类型不同，,CALL,指令的功能分为两种情况：,（1）如果被调用的子程序是,NEAR,类型，则先把当前指令指针,IP,的值入栈，这会使,SP,的值减2，然后把,IP,改成子程序的第1条指令的偏移地址。,（2）如果被调用的子程序是,FAR,类型，则先把当前,CS,寄存器的值入栈，再把,IP,入栈，结果会使,SP,的值减4，然后把,CS,和,IP,改为子程序第1条指令的逻辑地址。,CALL,也是一种跳转指令，与无条件跳转及条件跳转指令不同的是，,CALL,在跳转之前先预留了回来的方法，把,IP,的当前值或,CS,与,IP,的当前值入栈保存。从,CS,与,IP,的作用可以知道，它们存放的是正在执行的指令的下一条指令的逻辑地址，现在这一地址被保存在堆栈中。于是回来的方法就显而易见了，只要从栈中取出逻辑地址值，送回,IP,或者,CS,与,IP,即可。这种返回操作就是由,RET,指令实现的。,6.2.2.2,RET,指令,【指令格式】,RET,【,功能】这是子程序返回指令，必须写在子程序的指令序列之中。根据所在的子程序的类型不同，,RET,指令的功能也分为两种情况：,（1）如果,RET,所在子程序是,NEAR,类型，则从堆栈中出栈一个字(当然，,SP,会加2)，送给,IP。,（2）,如果,RET,所在子程序是,FAR,类型，则先从堆栈中出栈一个字送到,IP，,再出栈一个字送到,CS，,栈顶指,SP,的值加4。,CALL,指令和,RET,指令都具有跳转的能力，与条件跳转及无条件跳转一样，都是通过修改,IP,或者,CS,与,IP,来实现的。不论跳转是由哪一条指令造成的，对于只改变,IP,的跳转，跳转的目的地与跳转指令必然在同一个代码段内，这种跳转称为段内跳转。相应地，,CALL,指令功能的第一种情况称为段内调用，,RET,指令功能的第一种情况称为段内返回。另一种跳转是同时改变了,CS,和,IP,的值，这就允许跳转指令与跳转目的地不在同一个段中，使得跳转的目的地可以在整个内存空间的任何位置，这一类跳转称为段间跳转。,CALL,指令功能的第二种情况称为段间调用，,RET,指令功能的第二种情况称为段间返回。,6.2.3 子程序的调用与返回,在汇编语言程序中，子程序分为定义和使用两部分。在较短的程序中，通常把子程序与其余指令写在同一个代码段内，一个代码段中可以定义多个子程序，并且都定义成,NEAR,类型。这样编写的代码段的基本结构如下：,段名,SEGMENT,子程序1,PROC NEAR,子程序1,ENDP,子程序2,PROC NEAR,子程序2,ENDP,子程序,n PROC NEAR,子程序,n ENDP,入口标号:,段名,ENDS,从入口标号起的程序段是主程序。,RET,指令必须出现在子程序中，而,CALL,指令可以出现在代码段的任何地方。主程序可以调用子程序，一个子程序可以调用另一个子程序，还可以调用它自身，并且在书写次序上没有“先定义后调用”的限制。,源程序中的指令段在经过汇编程序的翻译后，所有伪指令都不存在了。作为,CALL,指令的操作数，“子程序名”部分会翻译成子程序第一条指令的逻辑地址。当计算机在执行,CALL,指令时，,CS,和,IP,已经是下一条指令的逻辑地址。,CALL,指令具有保存当前,IP,或者,CS,和,IP,并修改它们的值的能力，因此,CALL,执行完后，会按照新的,CS,及,IP，,转去执行子程序的第一条指令，并依次执行后续指令，完成子程序的功能，直至遇到,RET,指令。,RET,指令的执行效果是从栈中取出由,CALL,保存的数据，恢复在执行,CALL,指令时的,IP,或者,CS,与,IP,值，从而回到,CALL,指令的下一行继续执行。,【例6.2】分析下面的程序段的执行过程，以及在执行过程中堆栈及指令指针,IP,的变化情况，并假设在执行,CALL,指令前，,SP,的值是0,FEH。,subp,PROC NEAR,INC AL ;,假设本指令所在的偏移地址是,1234,H,RET,subp,ENDP,CALL,subp,MOV AX,BX ;,假设本指令所在的偏移地址是,5678,H,【解】,（1）当计算机把,CALL,subp,对应的机器指令取到,CPU,中时，,IP,的值已经是,CALL,的下一行的,MOV,指令所在的偏移地址5678,H，,此时还未进栈，栈的情况如图6.3(,a),所示。,（2）由于子程序,subp,是,NEAR,类型，按照,CALL,指令功能的第一种情况执行,CALL,指令，把,IP,的值入栈，并把,IP,的值改为,subp,子程序的入口地址1234,H，,此时堆栈的情况如图6.3(,b),所示。,（3）执行完,CALL,指令,IP,的值已经变成1234,H，CS,没变，,CPU,按新的,IP,值，在,CS,段下取出一条指令，即,INC AL,指令。,（4）执行,INC,指令时，,CPU,自动把,IP,变成,INC,的下一行指令的偏移地址，如此逐条执行子程序中的各指令，直至遇到,subp,子程序的最后一条指令,RET。,（5）,执行,RET,指令时，堆栈中的情况仍然是图6.3(,b)，,因此执行,RET,就是取出栈顶所指的一个字，是5678,H，,并把它送给,IP，,执行完,RET,指令后堆栈的情况如图6.3(,c),所示。,（6）执行完,RET,指令后，,IP,的值已经变成5678,H，CPU,按新的,IP,值，在,CS,段下取出一条指令，即,MOV AX,BX,指令，并继续执行下去。,XX 00FA XX,00FA,XX 00FA,XX 00FB XX,00FB XX 00FB,XX 00FC SP 78,00FC,XX00FC,XX 00FD 56 00FD,XX00FD,SP,YY 00FE YY,00FE SP YY00FE,(,a)CALL,指令执行前 (,b)CALL,指令执行后 (,c)RET,指令执行后,图6.3 例6.2的程序执行过程中堆栈的变化情况,例6.2描述了段内调用与返回的过程，对于段间调用与返回，仅仅在,CALL,指令和,RET,指令的执行效果上不同，这个问题留给读者：把例6.2中的子程序类型改成,FAR，,执行过程中栈的变化情况又如何？,例6.2中隐藏有一个非常严重的问题，就是如何保证执行完,CALL,指令后堆栈的情况与执行,RET,指令前堆栈的情况是相同的。这个问题确实存在，并且是程序员不可回避的。因为完成子程序需要执行多条指令，这些指令中难免会有改变栈顶指针或者改动栈中数据的情况。但是，无论是汇编程序还是计算机硬件本身都对此无能为力，需要程序员自己在编制程序时非常小心。如果不能保证堆栈的情况相同，执行到,RET,时，计算机仍然按照,RET,指令本身的功能正常处理，出栈一个字给,IP,或者连续出栈两个字分别给,CS,及,IP，,这时就不会回到调用指令,CALL,的下一行，而不知跳转到什么地方去了。,【注意】为了避免出现这种情况，编制子程序时应该注意以下几点：,（1）子程序中的,PUSH,指令与,POP,指令数量应该相同，并且存在一一对应关系。,（2）不要把,SP,用作,MOV、ADD,等指令的目的操作数，不要使用,INC SP、DEC SP,等指令，不要使用类似指令改变,SP,的值。,（3）不要使用,POP SP,指令，该指令会用出栈的一个字型数据修改,SP，,而不像正常的,POP,指令一样把,SP,加2。,（4）如果子程序中再次用,CALL,指令去调用子程序，只要被调用的子程序正确，则不会导致出现上述问题。,6.3 应用子程序进行编程,6.3.1 子程序实例,【例6.3】分析下列程序，描述它的功能。,dseg,SEGMENT,buf,DB 80,81 DUP(0),dseg,ENDS,sseg,SEGMENT STACK,DW 64 DUP(0),sseg,ENDS,cseg,SEGMENT,ASSUME CS:,cseg,DS:,dseg,SS:,sseg,cr,PROC NEAR,MOV AH,2,MOV DL,13,INT 21H,MOV DL,10,INT 21H,RET,cr,ENDP,main:MOV AX,dseg,MOV DS,AX,LEA DX,buf,MOV AH,10,INT 21H,;,输入一个符号串,CALL,cr,MOV AH,1,INT 21H,;,输入一个字符,MOV BL,AL ;,用,BL,保存读入的字符,lab2:MOV DL,SI,CMP DL,BL,JZ lab1 ;,等于第,2,次输入的符号则转,MOV AH,2,INT 21H,INC SI,LOOP lab2,lab1:MOV AH,4CH,INT 21H,cseg,ENDS,END main,6.3.2 对子程序中用到的寄存器进行保护,【例6.4】设子程序,cr,的定义如例6.3所示，比较下面两个程序段，分析各自执行完后寄存器,AX,中的值是多少。,（,a,）,MOV AX,102H,MOV BX,304H,ADD AX,BX,（,b,）,MOV AX,102H,MOV BX,304H,CALL,cr,ADD AX,BX,【解】程序段(,a),中，先把,AX,赋值为102,H，,再把,BX,赋值为304,H，,然后用,ADD,指令把两数相加，和为406,H，,结果放在,ADD,指令的目的操作数,AX,中。,程序段(,b),的前两行与(,a),完全相同，,AX,取值102,H，BX,取值304,H，,但在相加之前调用了子程序,cr,。,从例6.3中,cr,的具体实现方法可以知道，调用过程中寄存器,AH,的值被改为2，因为,INT 21H,输出功能，使,AL,的值也被修改，变成0,AH，,并且这个值一直保持到调用结束，于是“,CALL,cr,”,指令调用子程序后，,AX,的值不再是调用前的102,H，,而变成了20,AH，,当,ADD,指令进行两个寄存器相加时，结果是50,EH，,并放到目的操作数,AX,中。,从例6.4可以看到，两个程序段仅仅相差一个子程序调用，而且子程序,cr,也只不过完成回车换行的操作，但两个程序段执行的结果却不一样，原因就在于调用子程序前，寄存器,AX,中放了一个有用的数据102,H，,但子程序中对,AX,重新赋了值，破坏了原来的数据。子程序中修改寄存器的值会给程序编制带来很大的麻烦，就如例6.4(,b),的情况，想要找出错误的原因是不太容易的。为此，做法之一是在调用前把有用的数据存放到适当的地方保护起来，比如在例6.4(,b),的,CALL,指令之前可以把,AX,的值先找一个寄存器(比如,SI),临时存放，调用后再取回到,AX,中；另一个比较好的做法是在子程序中对所有使用到的寄存器进行保护，等到子程序的功能完成后，再恢复这些寄存器的原值，最后以,RET,指令返回。按照这个原则，把例6.3的子程序,cr,改写成如下形式：,cr,PROC NEAR,PUSH AX,PUSH DX,MOV AH,2,MOV DL,13,INT 21H,MOV DL,10,INT 21H,POP DX,POP AX,RET,cr,ENDP,修改后的子程序,cr,先把,AX,和,DX,的值入栈保护，完成回车换行操作后，再从栈中取出原来保存的数据恢复,AX,和,DX,的原值。用堆栈临时保存数据是子程序中普遍使用的一种方法。经过这样的修改，例6.4的两个程序段各自执行后，,AX,中的值就会是一样的，调用子程序,cr,进行回车换行操作就不会影响程序的正常执行。,【注意】入栈指令,PUSH,和出栈的,POP,指令必须一一对应。从栈操作的“先进后出”方式可以知道，入栈次序与出栈次序是相反的，所以,PUSH,指令序列中操作数的次序与,POP,指令序列中操作数的次序相反，就如同上面的子程序,cr,中两条,PUSH,指令是先,AX,再,DX，,而两条,POP,则是先,DX,再,AX。,