17.3. Передача параметров при вызове подпрограмм

Вызывая подпрограмму, программа должна передать ей параметры (операнды), или же их адреса. Закончив свою работу, подпрограмма вернет другие параметры — результаты выполнения. Такой обмен информацией между вызывающей программой и подпрограммой называ­ется передачей параметров. Передача параметров может выполняться нескольки­ми способами. Например, параметры можно помещать в регистры или в оперативную память, от­куда подпрограмма сможет их считать. В качестве альтернативы параметры можно поместить в стек, используемый для хранения адресов возврата.

Использование регистров ядра процессора — способ простой и эффективный. В таблице 17.2 показано, как реализовать программу, выполняющую сложение последовательности чисел, в виде подпрограммы с передачей параметров через регистры.

Таблица 17.2

Метка	Команда		Операнды	Комментарий
Вызывающая программа
		Move	N, R1	R1 играет роль счетчика
		Move	#NUM,R2	R2 указывает на последовательность
		Call	LISTADD	Вызов подпрограммы
		Move	R0,SUM	Сохранение результата
		……..
Подпрограмма
LISTADD LOOP	Clear		R0	Инициализация суммы значением 0
	Add		(R2)+,R0	Добавление числа из последовательности
	Decrement		R1	Уменьшение счетчика
	Branch>0		LOOP	Если счетчик не равен 0, возврат на цикл
	Return			Возврат в вызывающую программу

Длина последовательности п, информация о которой хранится в оперативной памяти по адресу N, и адрес первого числа NUM1 передаются под­программе через регистры R1 и R2. Вычисленная подпрограммой сумма возвра­щается вызывающей программе через регистр R0. Первые две команды загружают в регистры R1 и R2 значения N и NUM1. Команда CALL выполняет переход к подпрограмме, начинающейся по ад­ресу LISTADD. Кроме того, эта команда помещает в стек адрес воз­врата из подпрограммы. Подпрограмма вычисляет сумму и помещает ее в регистр R0. После возврата из подпрограммы вызывающая программа сохраняет эту сум­му в оперативной памяти по адресу SUM.

Если у подпрограммы много параметров, для их передачи может просто не хватить регистров общего назначения. С другой стороны, стек — структура гиб­кая, в него можно поместить много параметров. Следующий пример показывает, как выполняется передача параметров через стек. В таблице 17.3 приведена та же программа, выполняющая сложение последовательности чисел, но реализованная в виде подпрограммы LISTADD. Любая другая программа может вызвать указанную подпрограмму для сложения последовательности чисел. Подпрограмме LISTADD передается адрес первого числа в последовательности и количество ее элементов. Подпрограмма выполня­ет сложение и возвращает полученную сумму. Ее параметры помещаются в стек процессора, на который указывает регистр SP. Предположим, что до вызова под­программы вершина стека располагается на уровне 1 (рис.17.4). Вызывающая программа помещает в стек адрес NUM1 и значение п и вызывает подпрограмму LISTADD. Кроме того, команда CALL помещает в стек адрес возврата из подпро­граммы. Теперь вершина стека располагается на уровне 2.

Таблица 17.3

Метка	Команда		Операнды	Комментарий
Предполагается, что вершина стека расположена на уровне 1
		Move	#NUM1,-(SP)	Помещение параметров в стек
		Move	N,-(SP)
		Call	LISTADD	Вызов подпрограммы ( вершина стека на уровне 2)
		Move	4(SP),SUM	Сохранение результата
		Add	#8,SP	Восстановление вершины стека ( вершина стека на уровне 1)
		…….
LISTADD		MoveMultyple	R0-R2,-(SP)	Сохранение регистров ( вершина стека на уровне 3)
		Move	16(SP),R1	Инициализация счетчика значением n
		Move	20(SP),R2	Инициализация указателя на последовательность чисел
		Clear	R0	Инициализация суммы значением 0
LOOP		Add	(R2)+,R0	Добавление числа из последовательности чисел
		Decrement	R1	Уменьшение счетчика
		Branch>0	LOOP	Проверка цикла
		Move	R0,20(SP)	Помещение результата в стек
		MoveMultyple	(SP)+,R0-R2	Восстановление регистров
		Return		Возврат в вызывающую программу

Рис. 17.4. Программа, выполняющая сложение последовательности чисел и реализованная как подпрограмма, с передачей параметров через стек

Подпрограмма использует три регистра. Поскольку в них могут содержаться данные, принадлежащие вызывающей программе, их содержимое сохраняется в стеке. Для помещения в стек содержимого регистров от R0 до R2 использована команда MoveMultiple. Подобные команды имеются у многих архитектур. Те­перь вершина стека располагается на уровне 3. С помощью индексной адресации подпрограмма считывает из стека параметры п и NUM1. Значение указателя сте­ка при этом не меняется, поскольку на вершине стека по-прежнему располагают­ся нужные элементы данных. Значение п загружается в регистр R1, который будет играть роль счетчика, а адрес NUM1 — в регистр R2, который будет слу­жить указателем при сканировании списка значений. Регистр R0 должен содер­жать результат суммирования. Перед возвратом из подпрограммы содержимое ре­гистра R0 помещается в стек, заменяя параметр NUM1, который больше не нужен. Затем из стека восстанавливается содержимое трех регистров, использовав­шихся подпрограммой. Теперь верхним элементом стека является адрес возврата, расположенный на уровне 2. После возврата из подпрограммы вызывающая программа сохраняет результат в оперативной памяти по адресу SUM и возвращает вершину сте­ка на ее исходный уровень, уменьшая значение SP на 8.