Лабораторная работа № 8
Введение в программирование на С/С++ с применением ассемблерных вставок. Первая программа на языке C/C++.
1. Запускаем Microsoft Visual Studio 2010, выбираем Файл – Создать – Проект… :
Рисунок 1.
2. В открывшемся окне выбираем Другие языки – Visual C++ - Win32 – Консольное приложение Win32
Проекту необходимо задать имя и указать расположение. Выбранный тип проекта позволяет создавать приложение-«обертку» для нашего ассемблерного кода, используя только API-функции Windows.
Рисунок 2.
3. В открывшемся диалоговом окне необходимо нажать Далее, затем выбрать тип приложения Консольное приложение и отметить галочку Пустой проект, затем нажать Готово.
Рисунок 3.
Рисунок 4.
4. После того, как проект создан, в Обозревателе решений выбираем Файлы исходного кода – Добавить – Создать элемент … (Обозреватель решений доступен во вкладке Вид).
Рисунок 5.
5. В открывшемся диалоговом окне выбираем Файл С++(.cpp). Поскольку мы предполагаем использовать лишь один файл в нашем проекте, назовем его также, как и проект.
Рисунок 6.
6. Напишем элементарную программу.
Функция printf будет использоваться нами постоянно, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов. Она является стандартной библиотечной функцией языка Си и выводит информацию на консольное устройство (текстовый экран). В общем случае формат этой функции можно представить так:
printf(формат, список переменных)
Параметр формат представляет собой строку, ограниченную кавычками, в которой, в частности, должны указываться типы переменных, содержащиеся в параметре список переменных. Строка printf(»%d», a) означает, что будет выведено значение переменной a, причем тип задан как %d , т. е. целый со знаком и 32-битный по умолчанию. Кроме %d можно также использовать %u - целый без знака, %x - 32-битное число в шестнадцатеричной системе счисления, %s – строка, %d – тип double. Типы в формате должны соответствовать переменным в списке. В строке формата можно указывать комментарий, который будет выведен вместе со значениями:
printf("%d больше чем %d", a, b)
7. Выберем Отладка – Начать отладку.
Очевидно, что результат работы программы 30.
Рисунок 7.
Попробуйте закомментировать строки #include <conio.h> и _getch() и запустить программу в режиме отладки. Консоль закроется сразу после выполнения программы. Теперь попробуйте выбрать Запуск без отладки. В этом случае будем выведено сообщение Для продолжения нажмите любую клавишу… .
Начало программирования на ассемблере
Для использования команд ассемблера в программах на языке С применяется ключевое слово asm. Есть два способа использовать это ключевое слово в программе: употреблять asm для каждой команды процессора или использовать фигурные скобки для обозначения блока ассемблерных команд. Таким образом, фрагмент
__asm { MOV EAX, EDX; OR EAX, EBX; }
полностью эквивалентен фрагменту
__asm MOV EAX, EDX; __asm OR EAX, EBX;
Пример простейшей программы на Си с использованием ассемблерной вставки:
/* подключаемые заголовочные файлы */ #include <stdio.h> // необходим для работы printf #include <conio.h> // необходим для работы _getch(); /* глобальные переменные */ int a; /* главная функция */ void main() { a=10; __asm { ADD a, 10; // прибавляем к а 10 SUB a, 2; // вычитаем из a 2 }; printf("%d ",a); _getch(); }
Кратко о регистрах
Микропроцессоры Intel включают регистры общего назначения, регистр флагов, сегментные регистры, управляющие регистры, системные адресные регистры, а также отладочные регистры. Особо следует отметить регистр EIP, который называют указателем команд. В нем всегда содержится адрес команды относительно начала сегмента. К данному регистру нет прямого доступа, но косвенно многие команды изменяют его содержимое (команды передачи управления).
Рассмотрим рабочие регистры. Их надо использовать, когда очень важно быстро обратиться к данным. По возможности следует так писать программы, чтобы большую часть вычислений проводить с загруженными один раз в эти регистры данными.
| EAX | EBX | ECX | EDX | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| E-часть | AX | E-часть | BX | E-часть | CX | E-часть | DX | ||||
| E-часть | AH | AL | E-часть | BH | BL | E-часть | CH | CL | E-часть | DH | DL |
| EAX (сокращение от Accumulator) | EAX=16+AX=16+AH+AL |
| EBX (сокращение от Base) | EBX=16+BX=16+BH+BL |
| ECX (сокращение от Counter) | ECX=16+CX=16+CH+CL |
| EDX (сокращение от Data) | EDX=16+DX=16+DH+DL |
Названия регистров можно писать и строчными буквами. EAX, EBX, ECX и EDX - 32-битные регистры данных центрального процессора (от 386-го и по сей день). В эти регистры помещаются необходимые значения, и в них же чаще всего оказываются результаты вычислений. В 32 битах можно хранить hex-число от 00 00 00 00h до FF FF FF FFh. И это всё, что может там храниться. На назначения (Accumulator, Base, Counter, Data) пока можно не обращать внимания. Для записи числа в регистр, в переменную или в память используется оператор MOV:
Команда MOV
| Происхождение | от англ. слова move - движение, перемена места |
| Формат | mov приемник, источник |
| Действие | Копирует содержимое источника в приёмник |
| Примечание | MOV не может передавать данные между двумя адресами оперативной памяти (для этой цели существуют команды MOVS) |
При использовании ассемблерных вставок с С++ в качестве одного из элементов (источника или приемника) может выступать переменная, объявленная средствами С++. Переписывать значение из одной переменной в другую нельзя.
Пример
mov ah,09 // поместить значение 9 в регистр AH mov dx,010D // поместить значение 010Dh в DX
Получив первую инструкцию, процессор выполнит инициализацию своего 8-битного регистра AH значением 9, после чего регистр AH будет содержать только байт 09. При выполнении второй команды процессор поместит в свой 16-битный регистр DX значение 010Dh, после чего регистр DX будет содержать только эти два байта 01 и 0Dh. Важно понять следующее: так как регистр DX состоит из DH и DL, то можно сказать, что после выполнения второй строки кода программы в регистре DH окажется значение 01, а в регистре DL окажется значение 0Dh.
| DH | DL | |
| DX = | 01 | 0D |
Важно! В 16-битный регистр (AX,BX,CX,DX) нельзя положить значение больше двух байт (FFFFh), а в 8-битный (AH,AL, BH,BL, CH,CL, DH,DL) нельзя положить больше байта, то есть FFh. Допустим:
| EAX= | 99884433 |
| AX= | 4433 |
| AH= | 44 |
| AL= | 33 |
Важно понять, что физически есть только 4 байта (99 88 44 33h). По отдельности можно обращаться к AX за значением 4433h, или к AH за 44h, или к AL за 33h. Но 9988h находится в E-части, а у неё нет собственного имени, она не является подрегистром. Вы не можете прочитать или загрузить 2 старших байта такого регистра, не обратившись ко всему регистру. Пример:
mov EAX, 0FFFFFFFFh // Так правильно, и EAX будет равен FFFFFFFF mov EAX, 01FFFFFFFFh // Так НЕправильно. Значение больше регистра, // данной операции быть не может mov EAX, 0 // Так правильно, и EAX станет равен 00000000 mov AX, 0FFFFh // Так правильно, и EAX будет равен 0000FFFF mov AX, 1FFFFh // Так НЕправильно. Значение больше регистра, // данной операции быть не может mov AX, 0 // Так правильно, и AX станет равен 0000 mov AH, 111h // Так НЕправильно. Значение больше регистра, // данной операции быть не может mov AL, 100h // Так НЕправильно. Значение больше регистра, // данной операции быть не может mov AL, 0BBh // Так правильно, и EAX станет равен 000000BB mov AH, AL // так правильно, и EAX станет равен 0000BBBB
К старшей части EAX отдельно обращаться можно, например, при помощи команд сдвига битов (будет рассмотрено подробно позже):
shl EAX,10h // Сделает теперь регистр EAX равным BBBB0000 shr EAX,10h // А эта команда сделает его обратно равным 0000BBBB
Арифметические операции
Для выполнения арифметических операций используются команды ADD (сложение двух чисел), INC (прибавление единицы), SUB (вычитание), DEC (вычитание из числа единицы), IMUL (умножение), DIV (деление). В этой работе рассмотрим команды сложения и вычитания.
Команда ADD
| Происхождение | от англ. слова add - прибавлять, присоединять |
| Формат | add приёмник, источник |
| Действие | приёмник = приёмник + источник |
| Примечание | если нужно увеличить всего на один, лучше использовать команду INC |
Пример
add AH,AL // прибавить к AH содержимое AL
Команда SUB
| Происхождение | от англ. слова sub, subtraction - вычитание |
| Формат | sub приёмник, источник |
| Действие | приёмник = приёмник - источник |
| Примечание | если нужно отнимать всего один, лучше использовать команду DEC |
Пример
sub AH,AL // вычесть из AH содержимое AL
Задание
- Найдите сумму чисел, находящихся в регистрах EAX, EBX, ECX, накапливая ее в регистре EDX. Содержимое регистров EAX, EBX, ECX не меняйте.
- Найдите разность суммы чисел, находящихся в регистрах EAX, EBX, и числа из регистра ECX. Результат – в регистре EDX. Содержимое регистров EAX, EBX, ECX не меняйте.
- Сложите два вектора с целочисленными координатами (a1,a2) и (b1,b2).
- Найдите разность двух векторов с целочисленными координатами (a1,a2) и (b1,b2).
Литература
- Могилев, А. В. Практикум по информатике: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; под ред. Е. К. Хеннера. – 2 изд., стер. – М.: Академия, 2005. – 608 с.
- Пирогов, В. Ю. Ассемблер на примерах. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 4163) с.
- Дневники чайника. [Электронный ресурс] – http://bitfry.narod.ru/. Дата обращения 06.03.2013.
Назад: Лабораторная работа № 8