10.1ret和retf
ret指令用栈中的数据,修改IP的内容,从而实现近转移。
CPU执行ret指令时,进行下面两步操作:
(1)(IP)=((ss)*16+(sp))
(2)(sp)=(sp)+2
retf指令用栈中的数据,修改CS和IP的内容,从而实现远转移。
CPU执行ret指令时,相当于进行
pop IP
CPU执行retf指令时,进行下面4步操作:
(1)(IP)=((ss)*16+(sp))
(2)(sp)=(sp)+2
(3)(CS)=((ss)*16+(sp))
(4)(sp)=(sp)+2
CPU执行retf指令时,相当于进行
pop CS
10.2call指令
call指令经常跟ret指令配合使用,因此CPU执行call指令,进行两步操作:
(1)将当前的IP或CS和IP压入栈中;
(2)转移(jmp)。
call指令不能实现短转移,除此之外,call指令实现转移的方法和jmp指令的原理相同。
10.3依据位移进行转移的call指令
call 标号(将当前的IP压栈后,转到标号处执行指令)
CPU执行此种格式的call指令时,进行如下的操作。
(1)(sp)=(sp)-2
((ss)*16+(sp))=(IP)
(2)(IP)+(IP)+16位位移
call 标号
16位位移="标号"chu处的地址-call指令后的第一个字节的地址;
16位位移的范围为-32768~32767,用补码表示。
CPU执行"call 标号"时,相当于进行:
push IP
jmp short ptr 标号
10.4 转移的目的地址在指令中的call指令
前面学习的call指令,其对应的机器指令中并没有转移的目的地址,而是相对于当前IP的转移位移。
指令"call far ptr 标号"实现的是段间转移。
CPU执行“call far ptr 标号”这种格式的call指令时的操作:
(1)(sp)=(sp)-2
((ss)x16+(sp))=(CS)
(sp)=(sp)-2
((ss)x16+(sp))=(IP)
(2)(CS)=标号所在的段地址
(IP)=标号所在的偏移地址
从上面的描述中可以看出,如果我们用汇编语法来解释此种格式的call指令,则:
CPU执行指令"call far ptr 标号"时,相当于进行:
push CS
push IP
jmp far ptr 标号
10.5转移地址在寄存器中的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)
汇编语法解释此种格式的call指令,CPU执行call 16位reg时,相当于进行:
push IP
jmp 16位寄存器
10.6转移地址在内存中的call指令
转移地址在内存中的call指令有两种格式:
(1)call word ptr 内存单元地址
(2)call dword ptr 内存单元地址
(1)call word ptr 内存单元地址
CPU执行”call word ptr 内存单元地址“时,相当于进行:
push IP
jmp word ptr 内存单元地址
比如下面的指令:
mov sp,10h
mov ax,0123h
mov ds:[0],ax
call word ptr ds:[0]
执行后,(IP)=0123H,(sp)=0EH
(2)call dword ptr 内存单元地址
汇编语法解释:
push CS
push IP
jmp dword ptr 内存单元地址
比如下面的指令:
mov sp,10h
mov ax,0123h
mov ds:[0],ax
mov word ptr ds:[2],0
call dword ptr ds:[0]
执行后,IP=0123H,CS=0,(sp)=0CH
10.7call和ret的配合使用
前面,我们已经分别学习了ret和call指令的原理。现在我们看一下,如何将它们配合使用来实现子程序的机制。
问题10.1
下面程序返回前,bx中的值是多少?
assume cs:code
code segment
start :mov ax,1
mov cx,3
call s
mov bx,ax ;(bx)=?
mov ax,4c00h
int 21h
s:add ax,ax
loop s
ret
code ends
end start
问题10.1分析
我们来看一下CPU执行这个程序的主要过程:
(1)CPU将call s指令的机器码读入,IP指向了call s后的指令mov bx,ax,然后CPU执行call s指令,将当前的IP值(指令mov bx,ax的偏移地址)压栈,并将IP的值改变为标号s处的偏移地址;
(2)CPU从标号s处kai'开始执行指令,loop循环完毕,(ax0=8;
(3)CPU将ret指令的机器码读入,IP指向了ret指令后的内存单元,然后CPU执行ret指令,从栈中弹出一个值(即call先前压入的mov bx,ax指令的偏移地址)送入IP中。则CS:IP指向指令mov bx,ax;
(4)CPU从mov bx,ax开始执行指令,直至完成。
程序返回前,(bx)=8。我们可以看出,从标号s到ret的程序段的作用是计算2的N次方,计算前,N的值由CX提供。
再看下面的程序:
看一下程序的主要执行过程。
(1)前3条指令执行后,栈的情况如下:
(2)call指令读入后,(IP)=000EH,CPU指令缓冲器中的代码为:E8 05 00;
CPU执行E8 05 00,首先栈中的情况变为:
然后,(IP)=(IP)+0005=0013H。
(3)CPU从cs:0013H处(即标号s处)开始执行。
(4)ret指令读入后;
(IP)=0016H,CPU指令缓冲器中的代码为:C3
CPU执行C3,相当于进行pop IP,执行后,栈中的情况为:
(5)CPU回到cs:000EH处(即call指令后面的指令处)继续执行。
从上面的分析中我们发现,可以写一个具有一定功能的程序段,我们称其为子程序,在需要的时候,用call指令转去执行。
执行完子程序后,我们可以用ret指令让CPU接着call指令向下执行。
call指令后面的指令的地址将存储在栈中,所以可以在子程序的后面使用ret指令,用栈中的数据设置IP的值,从而转到call指令后面的代码处继续执行。
这样我们可以利用call和ret来实现子程序的机制。
子程序的框架如下:
标号:
指令
ret
具有子程序的源程序框架如下:
10.8mul指令
mul是乘法指令,使用mul做乘法的时候,注意下面两点:
(1)相乘的两个数要么都是8位,要么都是16位。
8位:一个默认放在AL中,另一个放在8位寄存器或内存字节单元中;
16位:一个默认放在AX中,另一个放在16位寄存器或内存字单元中。
(2)结果:
8位:结果默认放在AX中
16位:结果高位默认在DX中存放,低位在AX中放。
格式如下:
mul 寄存器
mul 内存单元
内存单元可以用不同的寻址方式给出,比如:
mul byte ptr ds:[0]
含义为:(ax)=(al)*((ds)*16+0);
mul word ptr [bx+si+8]
含义为:
(ax)=(al)*((ds)*16+(bx)+(si)+8)结果的低16位;
(dx)=(al)*((ds)*16+(bx)+(si)+8)结果的高16位;
例如:
(1)计算100*10
100和10小于255,可以做8位乘法,程序如下:
mov al,100
mov bl,10
mul bl
结果:(ax)=1000(03E8H)
又例如:
(2)计算100*10000
100小于255,可10000大于255,所以必须做16位乘法,程序如下
mov ax,100
mov bx,10000
mul bx
结果:(ax)=4240H,(dx)=000FH (F4240H=1000000)
10.9模块化程序设计
从上面我们看到,call与ret指令共同支持了汇编语言编程中的模块化设计。在实际编程中,程序的模块化是必不可少的。因为现实的问题比较复杂,对现实问题进行分析时,把它转化成为互相联系、不同层次的子问题,是必须的解决方法。
而call和ret指令对这种分析方法提供了程序实现上的支持。利用call和ret指令,我们可以用简洁的方法,实现多个互相联系、功能独立的子程序来解决一个复杂的问题。
10.10参数和结果传递的问题
子程序一般都要根据提供的参数处理一定的事务,处理后,将结果(返回值)提供给调用者。
其实,我们讨论参数和返回值传递的问题,实际上就是在探讨,应该如何存储子程序需要的参数和产生的返回值。
思考:
设计一个子程序,可以根据提供的N,来计算N的3次方
这里有两个问题:
(1)我们将参数N存储在什么地方?
(2)计算得到的数值,我们存储在什么地方?
很显然,我们可以用寄存器来存储,可以将参数放到bx中;
因为子程序中要计算N*N*N,可以使用多个mul指令,为了方便,可将结果放到dx和ax中。
子程序:
说明:计算N的三次方
参数:(bx)=N
结果:(dx:ax)=N^3
cube:mov ax,bx
mul bx
mul bx
ret
编程的时候要注意格式,对于程序应有详细的注释。子程序的注释信息应该包含对子程序的功能、参数和结果的说明。
用寄存器存储参数和结果是最常用的方法。对于存放参数的寄存器和存放结果的寄存器,调用者和子程序的读写操作恰恰相反:
调用者将参数送入参数寄存器,从结果寄存器中取到返回值;
子程序从参数寄存器中取到参数,将返回值送入结果寄存器。
编程:计算data段中第一组数据的3次方,结果保存在后面一组dword单元中。
data segment
dw 1,2,3,4,5,6,7,8
dd 0,0,0,0,0,0,0,0
data ends
代码如下:
assume cs:code
data segment
dw 1,2,3,4,5,6,7,8
dd 0,0,0,0,0,0,0,0
data ends
code segment
start :mov ax,data
mov ds,ax
mov si,0
mov di,16
mov cx,8
s:mov bx,[si]
call cube
mov [di],ax
mov [d].2,dx
add si,2
add di,4
loop s
mov ax,4c00h
int 21h
cube:mov ax,bx
mul bx
mul bx
ret
code ends
end start
10.11批量数据的传递
前面的例程中,子程序cube只有一个参数,放在bx中。如果有两个参数,那么可以用两个寄存器来放,可是如果需要传递的数据有3个、4个或更多直至N个,我们如何存放?
寄存器的数量终究有限,我们不可能简单地用寄存器来存放多个需要传递的数据。对于返回值,也有同样的问题。
在这种时候,我们将批量数据放到内存中,然后将它们所在内存空间的首地址放在寄存器追踪,传递给需要的子程序。
对于具有批量数据的返回结果,也可用同样的方法。
编程:将data段中的字符串转化为大写。
assume cs:code
data segment
db 'coversation'
data ends
code segment
start:……
code ends
end start
代码如下:
assume cs:code
data segment
db 'conversation'
data ends
code segment
start : mov ax,data
mov ds,ax
mov si,0
mov cx,12
call capital
mov ax,4c00h
int 21h
capital:and byte ptr [si],11011111b
inc si
loop capital
ret
code ends
end start
注意:除了寄存器、内存传递参数外,还有一种通用的方法使用栈来传递参数。关于这种技巧以后再单独提。
10.12寄存器冲突的问题
设计一个子程序:
功能:将一个全是字母,以0结尾的字符串,转化为大写。
程序要处理的字符串以0作为结尾符,这个字符串可以如下定义:
db 'conversation',0
分析:
应用这个子程序,字符串的内容后面定要有一个0,标记字符串的结束。子程序可以依次读取每个字符进行检测,如果不是0,就进行大写的转化,如果是0,就结束处理。
由于可通过检测0而知道是否已经处理完整个字符串,所以子程序可以不需要字符串的长度作为参数。我们可以直接用jcxz来检测0。
子程序代码:
capital:mov cl,[si]
mov ch,0
jcxz ok
and byte ptr [si],11011111b
inc si
jmp short capital
ok:ret
分析:如果(cx)=0,结束;如果不是0,将ds:si所指单元中的字母转化为大写ds:si指向下一个单元。
子程序的应用
将data段中字符串全部转化为大写
assume cs:code
data segment
db 'word',0
db 'unix',0
db 'wind',0
db 'good',0
data ends
代码:
assume cs:code,ds:data
data segment
db 'word',0
db 'unix',0
db 'wind',0
db 'good',0
data ends
code segment
start :mov ax,data
mov ds,ax
mov si,0
mov cx,4
s1:push cx
call s
inc si
pop cx
loop s1
mov ax,4c00h
int 21h
s:mov cl,ds:[si]
mov ch,0
jcxz ok
and byte ptr ds:[si],11011111b
inc si
jmp short s
ok:ret
code ends
end start