4.2. Операции со стеком

В гл.3 обсуждалось, как реализован стек в микропроцессоре 8088. Микропроцессор 8088 адресует стек с помощью регистровой пары SS:SP. Помещение объектов в стек приводит к тому, что он растет в сторонуменьших адресов памяти. Стек, кроме всего прочего, служит и длязапоминания адресов возврата из подпрограмм. В этом разделе рассматриваются некоторые команды, которые непосредственно работают со стеком.

Фиг.4.7 иллюстрирует ассемблированные стековые команды. Мнемоника команд очевидна; за кодами операций PUSH и POP следует имя регистра для указания операнда. Единственным исключением является помещение и извлечение из стека регистра флагов, которые используют мнемонику PUSHF и POPF соответственно. Содержимое любой ячейки памяти, которую программа может адресовать, используя возможные способы адресации, также может быть помещено или извлечено из стека.

При любых действиях со стеком в микропроцессоре 8088 базовой единицей информации является 16-битовое слово. Длина любого объекта, помещаемого в стек либо извлекаемого из стека, составляет одно или несколько слов. Байтовых команд, связанных с засылкой данных или извлечением их из стека, не существует. Если, например, программе необходимо сохранить содержимое регистра AL а стеке, она должна поместить содержимое регистра AX, так как не существует способа сохранения только содержимого регистра AL.

Основное назначение стека - временное хранение информации. Как мы уже видели, стек используется для сохранения адреса возврата; программа также может сохранять данные. Если программа хочет использовать регистр, пусть даже сохранить текущие данные, она может послать значение этого регистра в стек. Эти данные сохраняются в стеке и позже могут быть восстановлены. Например,

Microsoft (R) Macro Assembler Version 5.00 1/1/80 04:00:43

Фиг. 4.7 Операции со стеком Page 1-1

PAGE ,132

TITLE Фиг. 4.7 Операции со стеком

0000 CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:CODE

0000 EXWORD LABEL WORD

0000 50 PUSH AX ; Поместить регистр в стек

0001 56 PUSH SI

0002 0E PUSH CS ; Можно поместить в стек сегментный регистр

0003 FF 36 0000 R PUSH EXWORD ; Можно также поместить в стек ячейку памяти

0007 8F 06 0000 R POP EXWORD ; Можно извлечь то, что в помещено в стек

000B 07 POP ES ; Можно извлечь в другое место

000C 5F POP DI

000D 5B POP BX

000E 9C PUSHF ; Другая мнемоника для флагов

000F 9D POPF

;----- Пример, демонстрирующий передачу параметров

0010 50 PUSH AX

0011 53 PUSH BX

0012 51 PUSH CX

0013 52 PUSH DX

0014 E8 0017 R CALL SUBROUTINE ; Передача управления

; ... ; Продолжение программы

0017 SUBROUTINE PROC NEAR

0017 8B EC MOV BP, SP ; Занесение в BP адреса стека

0019 8B 46 02 MOV AX, [BP+2] ; Выборка последнего параметра (DX)

001C 8B 5E 04 MOV BX, [BP+4] ; Выборка третьего параметра (CX)

001F 8B 4E 06 MOV CX, [BP+6] ; Выборка второго параметра (BX)

0022 8B 56 08 MOV DX, [BP+8] ; Выборка первого параметра (AX)

; ...

0025 C2 0008 RET 8 ; Возврат с уничтожением поля параметров

0028 SUBROUTINE ENDP

0028 CODE ENDS

END

Фиг. 4.7 Операции со стеком

программе нужно ввести код из порта ввода-вывода 3DAH, а в регистре DX находятся важные данные. Следующая последовательность команд

PUSH DX

MOV DX, 3DAH

IN AL, DX

POP DX

сохраняет регистр DX в стеке на то время, пока он нужен впрограмме для выполнения команды IN.

Операции сохранения регистров в стеке обычно используется в начале программы. В большинстве случаев подпрограмма старается избегать изменения содержимого любого регистра. Поэтому подпрограмма, которой нужны регистры для вычислений и для хранения адресов, помещает все необходимые ей регистры в стек до выполнения команд обработки. Затем, после выполнения подпрограмма восстанавливает регистры из стека с помощью команд POP.

Помните о том, что стек - это структура типа LIFO. Если в вашей программе выполняется последовательность команд

PUSH BX

PUSH CX

POP BX

POP CX

то результирующим эффектом будет обмен значений в регистрах BX и CX. Только тот факт, что в команде PUSH был указан регистр BX, не означает, что команда POP, указывающая на тот же регистр, восстанавливает первоначальное содержимое регистра BX. Еще одним важным моментом является то, что команды PUSH и POP должны быть сбалансированы, т.е. каждой команде PUSH должна соответствовать команда POP. Точно так же, как и в случае скобок в арифметическом выражении, если посылки и извлечения из стека не сбалансированы, результаты будут неверны. Более того, несбалансированные команды PUSH/POP обычно приводят к возврату из подпрограмм по адресу значения данных, а не значения указателя команд из-за того, что микропроцессор 8088 записывает в стек адрес возврата. Обычно это вынуждает микропроцессор выполнять программу, которую программист никогда не писал. Поэтому баланс стековых команд обязателен. Будьте особенно внимательны в тех случаях, когда в программе есть условный переход вокруг стековых операций; можно легко выпустить из виду один из вариантов выполнения, что оставит стек несбалансированным.

Наряду с сохранением данных, программа может использовать стек в качестве буфера при некоторых пересылках; в частности, не существует команды пересылки, которая бы переносила данные из одного сегментного регистра в другой. В обычном случае загрузка одного сегментного регистра из другого требует сначала загрузки его значения а промежуточный регистр. Это достигается следующей последовательностью из двух команд:

MOV AX,CS ;переслать значение регистра CS в регистр AX

MOV DS,AX ;загрузить это значение в регистр DS

Каждая из этих команд имеет длину несколько байт, и эта последовательность разрушает содержимое регистра AX. Альтернативным подходом может быть

PUSH CS ; регистр CS поместить в стек

POP DS ;

поместить это значение в регистр DS. Результирующий эффект этой последовательности команд тот же, регистр DS загружается из регистра CS. Здесь длина программы - всего два байта, и к тому же не требуется промежуточный регистр. Однако эти две команды занимают больше времени, так как нужны дополнительные циклы чтения и записи в стек. Это - метод потери в скорости выполнения ради уменьшения размера объектного кода.