彙編語言子程式調用call和ret

彙編語言--call和ret指令

call和ret指令

call和ret指令都是轉移指令，它們都修改IP，或同時修改CS和IP。

它們經常被共同用來實作子程式的設計。

ret和retf

ret指令用棧中的資料，修改IP的内容，進而實作近轉移；

retf指令用棧中的資料，修改CS和IP的内容，進而實作遠轉移。

CPU執行ret指令時，進行下面的兩步操作：

（1）(IP) = ((ss)*16 +(sp))

（2）(sp) = (sp)+2

CPU執行retf指令時，進行下面四步操作：

（1）(IP) = ((ss)*16) + (sp)

（2）(sp) = (sp) + 2

（3）(CS) = ((ss)*16) + (sp)

（4）(sp) = (sp) + 2

用彙編文法來解釋ret和retf指令，則：

CPU執行ret指令時，相當于進行：

pop IP

CPU執行retf指令時，相當于進行：

pop IP

pop CS

call指令

CPU執行call指令時，進行兩步操作：

（1）       将目前的IP或CS和IP壓入棧中；

（2）       轉移。

call指令不能實作短轉移，除此之外，call指令實作轉移的方法和jmp指令的原理相同。

依據位移進行轉移的call指令

call 标号（将目前的IP壓棧後，轉到标号處執行指令）

CPU執行此種格式的call指令時，進行如下的操作：

（1）(sp) = (sp)-2

     ((ss)*16 +(sp)) = (IP)

（2）(IP) = (IP)+16位位移。

16位位移=“标号”處的位址-call指令後的第一個位元組的位址；

16位位移的範圍為-32768~32767，用補碼表示；

16位位移由編譯程式在編譯時算出。

用彙編文法來解釋此種格式的call指令，則：

CPU執行指令“call 标号”時，相當于進行：

push IP

jmp near ptr 标号

轉移的目的位址在指令中的call指令

前面講的call指令，其對應的機器指令中并沒有轉移的目的位址，而是相對于目前IP的轉移位移。

指令“call far ptr 标号”實作的是段間轉移。

CPU執行此格式的call指令時，進行如下的操作：

（1）(sp)=(sp)-2

        ((ss)*16+(sp)) = (CS)

        (sp)=(sp)-2

      ((ss)*16+(sp)) = (IP)

（2）(CS)=标号所在段的段位址

     (IP)=标号在段中的偏移位址

用彙編文法來解釋此種格式的call指令，則：

CPU執行指令“call far ptr 标号”時，相當于進行：

push CS

push IP

jmp far ptr 标号

轉移位址在寄存器中的call指令

指令格式：call 16位寄存器

功能：

(sp) = (sp)-2

((ss)*16+(sp)) = (IP)

(IP) = (16位寄存器)

用彙編文法來解釋此種格式的call指令，CPU執行call 16位reg時，相當于進行：

push IP

jum 16位寄存器

轉移位址在記憶體中的call指令

有兩種格式：

1） call word ptr 記憶體單元位址

相當于：

push IP

jum word ptr 記憶體單元位址

2） call dword ptr 記憶體單元位址

相當于：

push CS

push IP

jmp dword ptr 記憶體單元位址

call和ret的配合使用

如何将它們配合使用來實作子程式的機制。

子程式的架構如下：

标号：

              指令

              ret

具有子程式的源程式的架構如下：

assume cs:code

code segment

       main: …                              ;主程式

               …

               call sub1                     ;調用子程式sub1

               …

               mov ax,4c00h

               int 21h

       sub1: ….                             ;子程式sub1開始

               …

               call sub2                     ;調用子程式sub2

               …

               ret                              ;子程式傳回

       sub2: ….                             ;子程式sub2開始

               …

               ret                              ;子程式傳回

code ends

end maint

mul指令

mul是乘法指令。

使用mul做乘法的時候：

1） 兩個相乘的數：兩個相乘的數，要麼都是8位，要麼都是16位。

如果是8位，一個預設放在AL中，别一個放在8位寄存器或記憶體單元中；

如果是16位，一個預設在AX中，另一個放在16位寄存器或記憶體單元中。

2） 結果：如果是8位乘法，結果預設放在AX中；如果是16位乘法，結果高位預設在DX中存放，低位在AX中存放。

格式如下：

mul reg

mul 記憶體單元

子產品化程式設計

call與ret指令共同支援了彙編語言程式設計中的子產品化設計。

在實際程式設計中，程式的子產品化是必不可少的。

因為實作的問題比較複雜，對現實問題進行分析時，把它轉化成為互相聯系、不同層次的子問題，是必須的解決方法。

而call與ret指令對這種分析方法提供了程式實作上的支援。

利用call和ret指令，我們可以用簡捷的方法，實作多個互相聯系、功能獨立的子程式來解決一個複雜的問題。

參數和結果傳遞的問題

子程式一般都要根據提供的參數處理一定的事務，處理後，将結果（傳回值）提供給調用者。

其實，我們讨論參數和傳回值傳遞的問題，實際上就是在探讨，應該如何存儲子程式需要的參數和産生的傳回值。

;說明：計算N的3次方

;參數：(bx)=N

;結果：(dx:ax)=N^3

cube:mov ax,bx

       mul bx

       mul bx

       ret

注意，程式設計時的良好風格，應有有詳細的注釋。包含對子程式的功能、參數和結果的說明。

用寄存器來存儲參數和結果是最常使用的方法。對于存放參數的寄存器和存放結果的寄存器，調用者和子程式的讀寫操作恰恰相反：調用者将參數送入參數寄存器，從結果寄存器中取到傳回值；子程式從參數寄存器中取到參數，将傳回值送入結果寄存器。

批量資料的傳遞

寄存器的數量終究有限，我們不可能簡單地用寄存器來存放多個需要傳遞的資料。對于傳回值，也有同樣的問題。

在這種時候，我們将批量資料放到記憶體中，然後将它們所在記憶體空間的首位址放在寄存器中，傳遞給需要的子程式。對于具有批量資料的傳回結果，也可用同樣的方法。

除了用寄存器傳遞參數外，還有一種通用的方法是用棧來傳遞參數。

寄存器沖突的問題

一個一般化的問題，子程式中使用的寄存器，很可能在主程式中也要使用，造成了寄存器使用上的沖突。

那麼我們如何來避免這種沖突呢？粗略地看，可以有兩個方案：

1） 在編寫調用子程式的程式時，注意看看子程式中有沒有用到會産生沖突的寄存器，如果有，調用者使用别的寄存器；

2） 在編寫子程式的時候，不要使用會産生沖突的寄存器。

以上兩個方案，不具可行性，第一種給調用子程式的程式的編寫造成很大麻煩。第二種不可能實作，子程式無法知道将來的調用情況。

我們希望：

1） 編寫調用子程式的程式的時候不必關心子程式到底使用了哪些寄存器；

2） 編寫子程式的時候不必關心調用者使用了哪些寄存器；

3） 不會發生寄存器沖突。

解決這個問題的簡捷方法是，在子程式的開始将子程式中所有用到的寄存器中的内容都儲存起來，在子程式傳回前再恢複。我們可以用棧來儲存寄存器中的内容。

以後，我們編寫子程式的标準架構如下：

子程式開始：子程式中使用的寄存器入棧

                     子程式内容

                     子程式中使用的寄存器出棧

                     傳回（ret、retf）

要注意寄存器入棧和出棧的順序。

實驗10 編寫子程式

1、 顯示字元串

問題：顯示字元串是現實工作中經常要用到的功能，應該編寫一個通用的子程式來實作這個功能。我們應該提供靈活的調用接口，使調用者可以決定顯示的位置（行、列）、内容和顔色。

子程式描述

名稱：show_str

功能：在指定的位置，用指定的顔色，顯示一個用0結束的字元串。

參數：(dh)=行号（取值範圍0~24），(dl)=列号（取值範圍0~79），

         (cl)=顔色，ds:si指向字元串的首位址

傳回：無

應用舉例：在螢幕的8行3列，用綠色顯示data段中的字元串。

1） 子程式的入口參數是螢幕上的行号和列号，注意在子程式内部要将它們轉化為顯存中的位址，首先要分析一下螢幕上的行列位置和顯存位址的對應關系。

2） 注意儲存子程式中用到的相關寄存器。

3） 空上子程式的内部處理和顯存的結構密切相關，但是向外提供了與顯存結構無關的接口。通過調用這個子程式，進行字元串的顯示時可以不必了解顯存的結構，為程式設計提供了友善。在實驗中，注意體會這種設計思想。

2、 解決除法溢出的問題

問題：div指令可以做除法。當進行8位除法的時候，用al存儲結果的商，ah存儲結果的餘數；進行16位除法的時候，用ax存儲結果的商，dx存儲結果的餘數。可是，現在有一個問題，如果結果的商大于ah或ax所能存儲的最大值，那麼将如何？

當CPU執行div等除法指令的時候，如果發生結果資料超出了寄存器所能存儲的範圍，将引發CPU的一個内部錯誤，這個錯誤被稱為：除法溢出。

子程式描述

名稱：divdw

功能：進行不會産生溢出的除法運算，被除數為dword型，除數為word型，結果為dword型。

參數：(ax)=dword型資料的低16位

         (dx)=dword型資料的高16位

         (cx)=除數

傳回：(dx)=結果的高16位，(ax)=結果的低16位

         (cx)=餘數

應用舉例：計算1000000/10（F4240H/0AH）

3、 數值顯示

問題：程式設計：将data段中的資料以十進制的形式顯示出來。

資料在記憶體中都是二進制資訊，标記了數值的大小。要把它們顯示到螢幕上，成為我們能夠讀懂的資訊，需要進行資訊的轉化。

比如，數值12666，在機器中存儲為二進制資訊：11000101111010B（317AH），計算機可以了解它。而我們要在顯示器上讀到可以了解的數值12666，我們看到的應該是一串字元：“12666”，由于顯示卡遵循的是ASCII編碼，為了讓我們能在顯示器上看到這串字元，它在機器中應以ASCII碼的形式存儲為：31H、32H、36H、36H、36H（字元“0”~“9”對應的ASCII碼為30H~39H）。

通過上面的分析可以看到，在概念世界中，有一個抽象的資料12666，它表示了一個數值的大小。在現實世界中它可以有多種表示形式，可以在電子機器中以高低電平（二進制）的形式存儲，也可以在紙上、黑闆上、螢幕上以人類的語言“12666”來書寫。現在，我們面臨的問題就是，要将同一抽象的資料，從一種表示形式轉化為另一種表示形式。

要将資料用十進制形式顯示到螢幕上，要進行兩步工作：

1） 将用二進制資訊存儲的資料轉變為十進制形式的字元串；

2） 顯示十進制形式的字元串。

子程式描述

名稱：dtoc

功能：将word型資料轉變為表示十進制數的字元串，字元串以0為結尾符。

參數：(ax)=word型資料

         ds:si指向字元串的首位址

傳回：無

應用舉例：程式設計，将資料12666以十進制的形式在螢幕的8行3列，用綠色顯示出來。

分析：要得到字元串“12666”，就是要得到一清單示該字元串的ASCII碼：31H、32H、36H、36H、36H。

十進制數位字元對應的ASCII碼=十進制數位值+30H。

要得到表示十進制數的字元串，先求十進制數每位的值。

例如，對于12666，先求得每位的值：1、2、6、6、6。再将這些數分别加上30H，便得到了表示12666的ASCII碼串，31H、32H、36H、36H、36H。

那麼，怎樣得到每位的值呢？采用下列方法（除10取餘法）：

             12666/10=1266……6

                 1266/10=126……..6

            126/10=12………6

             12/10=1………..2

              1/10=0………..1

可見，用10除12666，共除5次，記下每次的餘數，就得到了每位的值。

綜合以上分析，可得出處理過程如下：

用12666除以10，循環5次，記下每次的餘數；将每次的餘數分别加30H，使得到了表示十進制數的ASCII碼串。

隻要是除到商為0，各位的值就已經全部求出。可以使用jcxz指令來實作相關的功能。