控制转移和程序结构.ppt

第5章 控制转移和程序结构,微型计算机原理及应用,2006年,5.1 目标地址寻址方式 5.2 分支程序结构 5.3 循环程序结构 5.4 子程序结构,5.1 目标地址的寻址方式,程序代码在代码段； CS：指明代码段在主存中的开始位置、即段基地址； EIP：给出将要执行指令的偏移地址； 程序顺序执行，微处理器自动增量EIP；程序控制转移，EIP随之改变； 程序转移到另外的代码段， EIP和CS都将改变； 控制转移类指令：改变EIP（有时CS），即改变程序执行顺序（实现程序控制转移）的指令； 目标地址寻址方式：指明目的地、即目标地址的方法；,目标地址目的地址转移地址,5.1.1 转移范围,1. 段内转移 在当前代码段范围内的程序转移； 不需更改CS，只改EIP（偏移地址）； 近转移（Near）：16位段是16位近转移NEAR16， 32位段是32位近转移NEAR32； 短转移（Short）：转移范围在127-128字节； 2. 段间转移 需要更改CS（段地址）和EIP（偏移地址）； 远转移（Far）：16位段是32位远转移FAR16， 32位段是48位远转移FAR32；,5.1.2 目标地址寻址方式,1. 相对寻址方式 提供目标地址相对于当前指令指针EIP的位移量； 目标地址（转移后的EIP）当前EIP位移量； 相对寻址都是段内转移，最常用、最灵活； 2. 直接寻址方式 直接提供目标地址； 目标地址（转移后的CS和EIP）指令操作数； 3. 间接寻址方式 由寄存器或存储单元提供跳转地址； 目标地址来自寄存器或存储单元、间接获得； 寄存器间接寻址：用寄存器保存目标地址； 存储器间接寻址：用存储单元保存目标地址；,5.1.3 无条件转移指令JMP,JMP label ;程序转向label标号指定的地址; ;有段内相对寻址，段间直接寻址; JMP reg16/reg32 ;程序转向寄存器指定的地址; ;为寄存器间接寻址; JMP mem16/mem32 ;程序转向存储单元指定的地址; ;为存储器间接寻址;,JMP指令的4种类型,1. 段内转移、相对寻址 标号指明目标地址，指令代码包含位移量； 2. 段内转移、间接寻址 通用寄存器或主存单元包含目标指令的偏移地址； 3. 段间转移、直接寻址 标号包含目标指令的段地址和偏移地址； 4. 段间转移、间接寻址 16位段用双字存储单元包含目标地址； 32位段用3字存储单元包含目标地址；,MASM会根据存储模式等信息自动识别,例题5-1无条件转移程序-1,;数据段 0000 0000 nvar dw ? ;代码段 0010 EB 01 jmp labl1 ；8位位移量 0012 90 nop 0013 B8 FF02 labl1: mov ax,type labl1 0016 E9 0001 jmp near ptr labl2 ；16位位移量 0019 90 nop 001A B8 0020 R labl2: mov ax,offset labl3 ； 001D FF E0 jmp ax 001F 90 nop 0020 B8 002B R labl3: mov ax,offset labl4 0023 A3 0000 R mov nvar,ax 0026 FF 26 0000 R jmp nvar 002A 90 nop,相对短转移,相对近转移,寄存器间接近转移,存储器间接近转移,5.2 分支程序结构 5.2.1 条件转移指令Jcc,Jcc label 根据指定的条件确定程序是否发生转移； 条件满足，发生转移；否则，顺序执行下一条指令； LABEL表示目标地址，采用段内相对寻址方式； 16位CPU：字节位移量（-128+127短转移）； 32位CPU:多字节位移量（达到32位的全偏移量）； 条件转移指令不影响标志，但要利用标志； cc表示利用标志判断的条件，16种、两类； 单个标志状态作为条件； 两数大小关系作为条件；,转移条件cc：单个标志状态,JZ/JE ZF=1 Jump if Zero/Equal JNZ/JNE ZF=0 Jump if Not Zero/Not Equal JS SF=1 Jump if Sign JNS SF=0 Jump if Not Sign JP/JPE PF=1 Jump if Parity/Parity Even JNP/JPO PF=0 Jump if Not Parity/Parity Odd JO OF=1 Jump if Overflow JNO OF=0 Jump if Not Overflow JC CF=1 Jump if Carry JNC CF=0 Jump if Not Carry,转移条件cc：两数大小关系,JB/JNAE CF=1 Jump if Below/Not Above or Equal JNB/JAE CF=0 Jump if Not Below/Above or Equal JBE/JNA CF=1或ZF=1 Jump if Below/Not Above JNBE/JA CF=0且ZF=0 Jump if Not Below or Equal/Above JL/JNGE SFOF Jump if Less/Not Greater or Equal JNL/JGE SF=OF Jump if Not Less/Greater or Equal JLE/JNG ZFOF或ZF=1 Jump if Less or Equal/Not Greater JNLE/JG SF=OF且ZF=0 Jump if Not Less or Equal/Greater,例题5-2实现指令CBW功能的程序-1,8086指令CBW（等于IA-32指令MOVSX AX,AL） 如果AL最高位为0，则设置AH0； 如果AL最高位为1，则设置AHFFH； 如何判断AL最高位是“0”，还是“1”； 逻辑与“80H”结果为0，AL最高位0；否则是1 运算结果是否为0，零位标志ZF反映； JZ或JNZ指令判断并转移；,例题5-2实现指令CBW功能的程序-2,mov al,bvar ;取出要判断的数据 test al,80h ;测试最高位 jz next1 ;最高位为0（ZF1）转移到标号NEXT1； mov ah,0ffh;最高位为1，顺序执行：设置AHFFH； jmp done ;无条件跳过另一个分支 next1:mov ah,0;最高位为0转移到此执行：设置AH0 done:,不等于零转移,等于零转移,例题5-2实现指令CBW功能的程序-3,mov al,bvar ;取出要判断的数据 cmp al,0 ;与0比较 jns next3 ;最高位为0（SF0），转移到标号NEXT3 mov ah,0ffh;最高位为1，顺序执行：设置AHFFH jmp done ;无条件跳过另一个分支 next3: mov ah,0;最高位为0转移到此执行：设置AH00H done:,符号为正转移,5.2.2 单分支结构程序,条件成立转移，否则顺序执行。,例题5-6求绝对值程序,;数据段 dvar dd 0bd630422h ;有符号数据 result dd ? ;保存绝对值 ;代码段 mov eax,dvar cmp eax,0 ;比较EAX与0 jge nonneg ;条件满足：AX0，转移 neg eax ;条件不满足：AX0，为负数，需求补得正值 nonneg: mov result,eax ;分支结束，保存结果,IF-THEN结构,5.2.3 双分支结构程序,非A即B,例题5-8显示数据最高位程序-1,;数据段 dvar dd 0bd630422h ;有符号数据 ;代码段 mov ebx,dvar shl ebx,1 ;EBX最高位移入CF标志 jc one ;CF1，最高位为1，转移 mov dl,0 ;CF0，最高位为0：DL0 jmp two ;一定要跳过另一个分支体 one: mov dl,1 ;DL1 two: mov ah,2 int 21h ;显示,在屏幕上显示dvar变量的最高位的数（0、1）。,5.2.4 多分支结构程序,5.3 循环程序结构设计,循环结构程序构成： 循环初始化 循环体 循环控制,循环程序结构,循环指令,LOOP label ;ECXECX1；若ECX0，循环到LABEL； ;否则，顺序执行 JECXZ label ;ECX0，转移；否则顺序执行 JCXZ label ;CX0，转移；否则顺序执行 32位段使用ECX（16位段使用CX）作为计数器 目标地址采用相对短转移,例题5-11数组求和程序-1,.data array dw 123,244,2467,335,5433 mov ecx,lengthof array xor eax,eax ;求和初值为0 mov ebx,eax ;数组指针为0 again: movzx edx,arrayebx*(type array) add eax,edx ;求和 inc ebx loop again mov sum,eax ;保存结果,例题5-11数组求和程序-2,mov ecx,lengthof array xor eax,eax ;求和初值为0 jecxz done ;数组元素为0，不再进行求和 mov ebx,eax ;数组指针为0 again: movzx edx,arrayebx*(type array) add eax,edx ;求和 inc ebx loop again done: mov sum,eax ;保存结果,循环控制,计数控制循环 通过次数控制循环，常用LOOP指令实现 条件控制循环 根据条件决定是否进行循环，需用条件转移指令 “先判断、后循环”的循环程序结构 循环控制在进入循环之前进行 “先循环、后判断”的循环程序结构 循环之后进行循环条件判断,排序程序,例题5-13查找字符串特定字符个数程序,String db You are wellcom!,0 Space dd ? mov esi,offset string xor ebx,ebx ;EBX用于记录空格数 again: mov al,esi cmp al,0 jz done ；结束标志 cmp al,20h ;空格的ASCII码是20H jne next ;不相等、不是空格，转移 inc bx ;相等、是空格，个数加1 next: inc esi jmp again ;继续循环 done: mov space,ebx ;保存结果,条件控制循环,5.4 子程序结构程序设计,子程序结构,子程序：与主程序分开的、完成特定功能的一段程序。 当主程序（调用程序）执行调用指令CALL调用子程序。 子程序（被调用程序）执行返回指令RET返回主程序,子程序调用指令CALL,CALL指令用在主程序中，实现子程序的调用； 分成段内调用（近调用）和段间调用（远调用）； 目标地址采用相对寻址、直接寻址或间接寻址； 入栈返回地址：将CALL下一条指令的地址压入堆栈； 16位段段内:16位偏移地址，段间：再加16位段地址 32位段段内：32位偏移地址，段间：再将16位段选择器零位扩展为32位保存到堆栈； 指令调用形式 CALL label ;入栈返回地址，调用标号指定的子程序； CALL reg16/reg32 ;入栈返回地址，调用寄存器指定地址的子程序； CALL mem16/mem32 ;入栈返回地址，调用存储单元指定地址的子程序；,子程序返回指令RET,RET指令用在子程序结束，实现返回主程序 RET ;无参数返回：出栈返回地址 RET i16 ;有参数返回：出栈返回地址，ESPESPi16,MASM会根据存储模式等信息确定子程序的远近调用，并相应产生返回指令,子程序（过程）定义,格式： 过程名 PROC ;过程体 过程名 ENDP PROC后面可加参数：NEAR或FAR 简化段定义源程序格式中，通常不需指定； 微型、小型和紧凑存储模式：默认属性NEAR； 中型、大型和巨型存储模式：默认属性FAR；,子程序设计,利用过程定义，获得子程序名和调用属性； CALL指令调用子程序，RET指令返回主程序； 压入和弹出操作要成对使用，保持堆栈平衡； 子程序的开始保护寄存器，返回前相应恢复； 子程序安排在代码段的主程序之外； 子程序允许嵌套； 子程序可与主程序共用一个数据段，也可具有独立数据段；,最好有完整的注释,难点是参数传递,例：,将一个字（16进制）分别转换为ASCII码送显示（要转换的字放在WVAR变量中）。,子程序的参数传递,主程序与子程序间通过参数传递建立联系 入口参数(输入参数)：主程序子程序 出口参数(输出参数)：子程序主程序 参数的具体内容 数据本身（传递数值） 数据的存储地址（传递地址，传递引用） 参数传递方法：寄存器、变量或堆栈；,寄存器传递参数,最简单和常用的参数传递方法； 把参数存于约定的寄存器； 少量数据直接传递数值； 大量数据只能传递地址； 带有出口参数的寄存器不能保护和恢复； 带有入口参数的寄存器可以保护、也可以不保护，但最好能够保持一致；,编写程序实现下列功能： 将变量Bvar中5个字节的压缩BCD码数据，分别转换为分离BCD数，并存入变量BCDA中。 （采用寄存器传递参数）,例题5-18有符号十进制数输入程序-1,算法如下： 首先判断输入正数还是负数，并用一个寄存器记录下来； 接着输入09数字（ASCII码），并减30H转换为二进制数； 然后将前面输入的数值乘10，并与刚输入的数字相加得到新的数值； 重复2、3步，直到输入一个非数字字符结束； 如果是负数进行求补，转换成补码；否则直接将数值保存,例题5-18有符号十进制数输入程序-2,mov ecx,count mov ebx,offset array again: call readsid ;输入一个数据 mov ebx,eax ;存放出口参数 add ebx,4 call dpcrlf ;光标回车换行 loop again,例题5-18有符号十进制数输入程序-3,readsid proc ;输入有符号十进制数子程序 push ebx ;说明：负数用“-”引导 push ecx push edx xor ebx,ebx ;EBX保存结果 xor ecx,ecx ;ECX为正负标志：0为正，-1为负,例题5-18有符号十进制数输入程序-4,mov ah,1 ;输入一个字符 int 21h cmp al,+ ;是“”，继续输入字符 jz rsid1 cmp al,- ;是“”，设置1标志 jnz rsid2 mov ecx,-1,例题5-18有符号十进制数输入程序-5,rsid1: mov ah,1 ;继续输入字符 int 21h rsid2: cmp al,0 ;不是09之间的字符，则输入数据结束 jb rsid3 cmp al,9 ja rsid3 sub al,30h ;是09之间的字符，则转换为二进制数,例题5-18有符号十进制数输入程序-6,imul ebx,10 ;数值乘10：EBXEBX10 movzx eax,al add ebx,eax ;与新输入数值相加 jmp rsid1 ;继续输入字符 rsid3: cmp ecx,0 ;是负数，进行求补 jz rsid4 neg ebx rsid4: mov eax,ebx ;设置出口参数 pop edx pop ecx pop ebx ret ;子程序返回 readsid endp,例题5-18有符号十进制数输入程序-7,dpcrlf proc ;光标回车换行子程序 push ax push dx mov ah,2 mov dl,0dh int 21h mov ah,2 mov dl,0ah int 21h pop dx pop ax ret dpcrlf endp,共享变量传递参数,子程序和主程序使用同一个变量名存取数据 变量定义和使用不在同一个源程序中，需要利用PUBLIC、EXTREN声明 共享变量传递参数，子程序的通用性较差 特别适合在多个程序段间、尤其在不同的程序模块间传递数据,例题5-19有符号十进制数输出程序-1,算法如下： 首先判断数据是零、正数或负数，是零显示“0”退出； 是负数，显示“”，求数据的绝对值； 接着数据除以10，余数加30H转换为ASCII码压入堆栈； 重复第3步，直到商为0结束； 依次从堆栈弹出各位数字，进行显示,例题5-19有符号十进制数输出程序-2,mov ecx,count mov ebx,0 again: mov eax,arrayebx*4 mov dtemp,eax ;入口参数存放到共享变量 call dispsid ;调用子程序显示一个数据 inc ebx call dpcrlf ;光标回车换行 loop again,例题5-19有符号十进制数输出程序-3,dispsid proc ;显示有符号十进制数子程序 push eax ;入口参数：共享变量DTEMP push ebx push edx mov eax,dtemp ;取出显示数据 test eax,eax ;判断数据是零、正数或负数 jnz dsid1 mov dl,0 ;是零，显示“0”后退出 mov ah,2 int 21h jmp dsid5,例题5-19有符号十进制数输出程序-4,dsid1: jns dsid2 ;是负数，显示“-” mov ebx,eax ;EAX数据暂存于EBX mov dl,- mov ah,2 int 21h mov eax,ebx neg eax ;数据求补（绝对值）,例题5-19有符号十进制数输出程序-5,dsid2: mov ebx,10 push bx ;10压入堆栈，作为退出标志 dsid3: cmp eax,0 ;数据（商）为零，转向显示 jz dsid4 sub edx,edx ;扩展被除数EDX.EAX div ebx ;数据除以10：EDX.EAX10 add dl,30h ;余数（09）转换为ASCII码 push dx ;数据先低位后高位压入堆栈 jmp dsid3,例题5-19有符号十进制数输出程序-6,dsid4: pop dx ;数据先高位后低位弹出堆栈 cmp dl,10 ;是结束标志10，则退出 je dsid5 mov ah,2 ;进行显示 int 21h jmp dsid4 dsid5: pop edx pop ebx pop eax ret ;子程序返回 dispsid endp,堆栈传递参数,主程序将入口参数压入堆栈，子程序从堆栈中取出参数 子程序将出口参数压入堆栈，主程序弹出堆栈取得它们 采用堆栈传递参数是程式化的，它是编译程序处理参数传递、以及汇编语言与高级语言混合编程时的常规方法,例题5-20计算有符号数平均值程序-1,算法如下： 被加数进行符号扩展 求和 除以数据个数得到平均值 32位有符号数扩展到64位，32位表示数据个数（最大232 ） ，不会溢出,例题5-20计算有符号数平均值程序-2,mov eax,count push eax ;压入数据个数(0表示232个) mov ebx,offset array push ebx ;压入缓冲区的偏移地址 call mean ;调用子程序，求平均值 add esp,8 ;平衡堆栈 mov dmed,eax ;保存出口参数,例题5-20计算有符号数平均值程序-3,mean proc ;计算有符号数平均值 push ebp mov ebp,esp push ebx ;保护寄存器 push ecx push edx push esi push edi mov ebx,ebp+6 ;从堆栈取偏移地址 mov ecx,ebp+10 ;从堆栈取数据个数,堆栈示意图,例题5-20计算有符号数平均值程序-4,xor esi,esi ;ESI保存求和的低32位值 mov edi,esi ;EDI保存求和的高32位值 mean1: mov eax,ebx ;取出一个数据EAX cdq ;符号扩展EDX.EAX add esi,eax ;求和低32位 adc edi,edx ;求和高32位 add ebx,4 ;指向下一个数据 dec ecx ;数据个数减少一个 jnz mean1 ;循环 mov eax,esi ;累加和在EDX.EAX mov edx,edi,例题5-20计算有符号数平均值程序-5,mov ecx,ebp+10 ;数据个数在CX idiv ecx ;有符号数除法，EAX平均值（EDX余数） pop edi ;恢复寄存器 pop esi pop edx pop ecx pop ebx pop ebp ret mean endp,宏汇编,宏（Macro）：具有宏名的一段汇编语句序列 宏需要先定义 宏名 MACRO 形参表 ;宏定义体 ENDM 然后程序中进行宏调用 宏名 实体参数 宏定义体的标号必须用LOCAL伪指令声明 LOCAL 标号1,标号2,例题5-21十六进制数输入程序-1,;宏定义 dispmsg macro message ;message是形式参数 push ax push dx mov ah,9 lea dx,message int 21h pop dx pop ax endm,例题5-21十六进制数输入程序-2,asctoh macro local asctoh1,asctoh2 cmp al,9 jbe asctoh1 ;小于等于9，是09，只需减去30H cmp al,a jb asctoh2 ;大于9小于a，是AF，还要减7 sub al,20h ;大于等于a，是af，再减去20H asctoh2: sub al,7 asctoh1: sub al,30h endm,例题5-21十六进制数输入程序-3,;数据段 msg db Please input,13,10,$ wvar dw ? ;代码段 dispmsg msg ;提示输入,例题5-21十六进制数输入程序-4,mov cx,4 mov bx,0 ;BX保存转换后的结果 again: mov ah,6 ;输入字符但不显示 mov dl,0ffh int 21h jz again ;没有输入字符继续,功能调用,例题5-21十六进制数输入程序-5,cmp al,0 ;测试是否是合法字符 jb again ;没有输入合法字符，重新输入 cmp al,9 jbe next ;输入合法字符就显示 cmp al,A jb again cmp al,F jbe next cmp al,a jb again cmp al,f ja again ;测试结束,例题5-21十六进制数输入程序-6,next: mov ah,6 ;显示输入字符 mov dl,al int 21h asctoh ;转换为十六进制数 shl bx,4 ;将上次输入左移二进制4位 add bl,al ;加上本次输入的数码 loop again mov wvar,bx,宏展开,宏与子程序,都简化源程序的书写，但有本质区别 宏调用 在汇编时复制宏定义语句 执行时不存在控制的转移与返回 没有减少汇编后的目标代码 执行速度也没有改变 子程序调用 在执行时控制转移到子程序 子程序没有被复制，汇编后的目标代码较短 会影响程序执行速度 宏与子程序各有特点，根据具体问题选择使用 当程序段较短或要求较快执行时，应选用宏 当程序段较长或为减小目标代码时，要选用子程序,源文件包含,INCLUDE 文件名 将INCLUDE伪指令指定的文本文件内容插入源程序 可以包含任何文本文件 一些常用的或有价值的宏定义存放在.MAC宏定义文件 各种常量定义、声明语句等组织在.INC包含文件 常用的子程序形成.ASM汇编语言源文件 利用INCLUDE伪指令包含其他文件，其实质仍然是一个源程序，只不过是分在了几个文件书写 include eg521e.mac ;宏定义文件EG321E.MAC ;只对主程序文件进行汇编、连接,举例,子程序模块,子程序单独编写，汇编形成目标模块OBJ文件 连接时输入子程序模块文件名 用共用伪指令PUBLIC和外部伪指令EXTERN声明 PUBLIC 标识符 ,标识符 ;定义标识符的模块使用 EXTERN 标识符:类型 ,标识符:类型 ;调用标识符的模块使用 子程序在代码段，没有开始执行和结束执行点 采用简化