Новая папка_2 / Ассемблер на примерах. Базовый курс

Ассемблер на примерах. Базовый курс

Г Начало j

( Конец j

Рис. 7.7. Блок-схема алгоритма суммирования массива

Чет и нечет

Задача: определить, четное или нечетное значение содержит регистр АХ.

Четное число отличается от нечетного тем, что его младший бит равен нулю. Используя SHR, мы можем сдвинуть этот бит в CF, а затем проверить этот бит, выполнив условный переход.

Как обычно, мы можем переписать этот фрагмент кода проще:

Обратите внимание, что мы тестировали только AL, а не весь регистр АХ. Старшие биты АХ для проверки четности совершенно не нужны.

100

Глава 7. Полезные фрагменты кода

Перестановка битов в числе

Задача: реверсируем порядок битов числа, сохраненного в AL, то есть пере­ ставим младший бит на место старшего, второй справа — на место второго слева и т.д. Полученный результат сохраним в АН.

Например, наше число равно 0x15, то есть 00010101b. После реверсирования мы получим его «зеркальное отображение»: 10101000b, то есть 0хА8.

Как обычно, поставленную задачу можно решить несколькими способами. Можно «пройтись» по всем битам AL так, как показано в параграфе о 6Р1ТОВЫХ массивах, проверяя значение отдельных битов и устанавливая в соответствии с ним значения отдельных битов АН, но это не лучшее решение.

Оптимальным в нашем случае будет использование инструкций сдвига и ро­ тации. Например, используя SHR (как в предыдуш;ем примере), мы можем «вытолкнуть» один бит в CF (флаг переноса) и, используя RCL, переместить этот бит в младший бит операнда. Повторив это действие 8 раз, мы решим поставленную задачу.

Проверка делимости числа нацело

Задача: определить, заканчивается ли десятичная запись числа цифрой нуль.

Простого сравнения битов здесь недостаточно, мы должны разделить число на 10 (ОхА). Операция целочисленного деления помещает в регистр AL частное, а в регистр АН — остаток. Нам останется только сравнить остаток с нулем: если число делится нацело, то передадим управление на метку YES.

Для определенности считаем, что наше число находится в регистре АХ:

yes :

101

Ассемблер на примерах. Базовый курс

7.2. Преобразование числа в строку

Чтобы вывести число на экран, нужно преобразовать его в строку. В высоко­ уровневых языках программирования это действие давно стало тривиальным: для преобразования числа в строку достаточно вызвать всего одну функцию. А вот на языке ассемблера эту подпрограмму еще нужно написать, чем мы и займемся в этом параграфе.

Как бы мы решали эту задачу на С? Делили бы в цикле на 10 и записывали остатки, преобразуя их в символы цифр добавлением кода цифры О (см. та­ блицу кодов ASCII, рис. 1.2). Цикл повторялся бы до тех пор, пока частное не стало бы нулем. Вот соответствующий код:

}

}

1

Рис. 7.2. Блок-схема алгоритма преобразования числа в строку

102

Глава 7. Полезные фрагменты кода

Правда, программа выведет немного не то, что мы ожидали: наше число равно 12345678, но на экране мы увидим 87654321, — это потому что при делении мы получаем сначала младшие цифры, а потом старшие. Как теперь перевернуть полученную последовательность символов? При программировании на языке ассемблера нам доступен стек, куда можно сохранять наши остатки, а затем, вытолкнув их из стека, получить правильную последовательность.

Мы оформим функцию преобразования числа в строку в виде подпрограммы, которую вы можете использовать в любой своей программе на языке ассем­ блера. Первая проблема, которую предстоит решить — передача параметров. Мы знаем, что в высокоуровневых языках программирования параметры передаются через стек. Однако мы будем использовать более быстрый способ передачи параметров — через регистры процессора.

В регистр ЕАХ мы занесем число, а после выполнения подпрограммы регистр EDI будет содержать адрес памяти (или указатель), по которому сохранен первый байт нашей строки. Сама строка будет заканчиваться нулевым байтом (как в С).

Наша подпрограмма convert состоит из двух циклов. Первый цикл соот­ ветствует циклу while из предыдущего листинга — внутри него мы будем помещать остатки в стек, попутно преобразуя их в символы цифр, пока частное не сравняется с нулем. Второй цикл извлекает цифры из стека и записывает в указанную строку.

Наша подпрограмма convert может выглядеть так, как показано в листинге 7.1.

Листинг 7,1. Программа преобразования *)|^ШЩ1::Щ|^ (предварительный вариант) i J ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ H

103

Ассемблер на примерах. Базовый курс

Эту программу я намеренно написал с недостатками. Попробуем ее оптими­ зировать, руководствуясь предыдущей главой.

Начнем с замены команды MOV ecx, О на более быструю — XOR есх, есх. Далее, вместо загрузки в ЕВХ 10 мы можем сбросить этот регистр (записать в него 0), а потом загрузить 10 в BL: так мы избавимся от использования «длинного» непосредственного операнда.

Проверка ЕАХ на О может быть заменена инструкцией OR еах, еах (или TEST еах, еах). А две команды записи байта в строку можно заменить одной: вместо

mov [edi],al add edi,1

напишем: stosb

Эта команда делает то же самое, но занимает всего один байт.

Последний цикл нашей функции можно переписать с использованием команды LOOP. В итоге функция будет выглядеть так, как показано в листинге 7.2.

104

Мы слегка улучшили программу, но она все еще работает неправильно. Не­ обходимый нулевой байт не записывается в конец строки, поэтому нужно добавить дополнительную инструкцию:

MOV b y t e [ e d i ] , 0

Ее нужно вставить между LOOP и RET.

Обратите внимание на слово byte — оно очень важно, поскольку сообщает компилятору о том, какого размера нуль нужно записать по адресу EDI. Са­ мостоятельно он определить этого не может. Строку завершает нулевой байт, поэтому нуль размером в байт мы и запишем.

Наша программа уничтожает исходное содержимое некоторых регистров (ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDX и EDI). Чтобы их сохранить, перед изменением этих регистров нужно поместить их значения в стек, а затем извлечь их оттуда в правильном порядке.

Вызывать нашу подпрограмму нужно так:

Число, которое мы хотим преобразовать, перед вызовом подпрограммы за­ гружаем в регистр ЕАХ. Второй параметр — это указатель на адрес в памяти, куда будет записана наша строка. Указатель должен быть загружен в EDI или DI (в зависимости от режима процессора). Команда CALL вызывает нашу подпрограмму. В результате ее выполнения созданная строка будет записана по указанному адресу.

Наша функция convert преобразует число только в десятичное представле­ ние. Сейчас мы изменим ее так, чтобы получать число в шестнадцатеричной записи.

Мы получаем десятичные цифры, прибавляя к остаткам ASCII-код цифры нуль. Это возможно, потому что символы цифр в ASCII-таблице расположены последовательно (рис.Ь2). Но если наши остатки получаются от деления на 16, то нам понадобятся цифры А — F, расположенные в ASCII-таблице тоже последовательно, но не вслед за цифрой 9. Решение простое: если остаток

105

Ассемблер на примерах. Базовый курс

больше 9, то мы будем прибавлять к нему другую константу. Вместо добав­ ления к остатку ASCII-кода нуля будем вызывать еще одну подпрограмму,

Модифицируя подпрограмму convert, не забудьте заменить делитель 10 на 0x10, то есть 16.

А теперь обобщим нашу подпрограмму так, чтобы она преобразовывала число

встроку в любой системе счисления. После того, как мы написали универ­ сальную подпрограмму превращения остатка в N-ичную цифру, достаточно будет просто передавать основание системы счисления как еще один параметр. Все, что нужно сделать, — это удалить строки кода, загружающие делитель

врегистр ЕВХ. Кроме того, для сохранения значений регистров общего на­ значения мы добавим команды PUSHAD и POPAD.

Окончательную версию подпрограммы, приведенную в листинге 7.3, мы будем использовать в других примерах:

Листинг 7,3, Профамма преобразования числа в строку (окончательный вариант)

NumToASCII

еах = 32-битное число еЬх - основание системы счисления

edi = указатель на строку-результат

106

7.3. Преобразование строки в число

Часто бывает нужно прочитать число, то есть извлечь его из строки. Высо­ коуровневые языки программирования предоставляют ряд библиотечных функций для преобразования строки в число (readln, scanf), а мы напишем простенькую функцию такого назначения самостоятельно.

Для преобразования одного символа в число мы напишем подпрограмму convert_char, которая преобразует цифры '0'-'9' в числа 0-9, а символы 'А'-Т' и 'а'-Т в числа 10-15 (OxA-OxF). Единственным входным, он же выход­ ной, параметром будет регистр AL, в который перед вызовом подпрограммы нужно будет загрузить один ASCII-символ. В результате работы подпрограммы в этом же регистре окажется числовое значение.

Давайте рассмотрим эту подпрограмму.

107

Ассемблер на примерах. Базовый курс

Наша программа пока не предусматривает никакой проверки корректности входных данных: мы просто предполагаем, что байт на входе представляет десятичную цифру либо латинскую букву в верхнем или нижнем регистре. Понятно, что против некорректного вызова она беззащитна.

Сначала мы вычитаем из исходного символа ASCII-код цифры нуль. Если результат попадает в диапазон 0-9, то нужное число уже получено: пере­ ходим к метке done; если нет, то считаем символ буквой. Благодаря хорошо продуманной таблице ASCII (рис. 1.2) код строчной буквы отличается от кода соответствуюш,ей ей заглавной только единицей в пятом бите (считая с нулево­ го), поэтому для перевода буквы в верхний регистр достаточно сбросить этот бит (маска 0x5F). Следующий шаг — вычитанием сдвинуть значение в другой диапазон, получив из 'А' — ОхА, из Ъ' — ОхВ и т.д. И, наконец, последняя операция AND ограничивает диапазон возвращаемых значений младшими четырьмя битами — числами от 0x00 до OxOF.

Теперь подумаем, как реализовать функцию для преобразования чисел со знаком. Довольно непростая задача, но мы ее упростим. Договоримся, что запись отрицательных чисел, и только их, будет начинаться с минуса, и только одного. То есть если в начале строки стоит символ «минус», то, значит, перед нами отрицательное число.

Преобразование отрицательного числа выполняется точно так же, как и по­ ложительного, только в самом конце подпрограммы мы выполним операцию NEG (отрицание).

Займемся разработкой самого алгоритма преобразования. В первой главе мы обсуждали представление любого числа в виде:

а = a^*z" + a^_j*z"~^ -f ... -h a^*z^ -f- а^*7^ (n — это количество цифр) Например, десятичное число 1234 может быть записано так:

1234 = 1*10^ + 2*10^ + 3*10^ -h 4*10^

Аналогично, шестнадцатеричное значение 0x524D может быть записано как:

(524D)^^ = 5*16^ + 2*162 + 4*16^ + 13*16^ = 21 069

На первый взгляд кажется, что сама формула подсказывает алгоритм: пре­ образуем каждую цифру в число по программе convert_char, умножаем на соответствующую степень основания, складываем и получаем в итоге нужное число. Но со второго взгляда становится видно, что степени основания мы не

108

Глава 7. Полезные фрагменты кода

узнаем, пока не прочтем все цифры и по их количеству не определим порядок числа. Неуклюжим решением было бы сначала подсчитать цифры, а потом перейти к «очевидному» алгоритму, но мы поступим изящнее.

Это же число 1234 может быть записано так:

1234 = ((((1)*10 + 2)*10 + 3)М0) + 4

Это означает, что мы можем умножить первую слева цифру на основание, прибавить вторую цифру, снова умножить на основание и т.д. Благодаря этому постепенному умножению нам не нужно заранее знать порядок пре­ образуемого числа.

Г Начало j

Отрица-^S^ Нет тельное?.

Рис. 7.3. Блок-схема алгоритма преобразования строки в число

Окончательная версия подпрограммы преобразования строки в число при­ ведена в листинге 7.4.

109