模块化程序设计 .ppt

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1、第14章 模块化程序设计,14.1 段间调用 14.2 定义外部标识符伪指令 14.3 使用EXTRN和PUBLIC的范例 14.4 在指令段使用PUBLIC 14.5 在数据段使用PUBLIC 14.6 参数传送 14.7 C语言与汇编语言的链接,14.1 段 间 调 用,前面介绍的CALL 指令都是段内的调用，即在同一个指令段内。段内调用的CALL指令范围为0000HFFFFH。一条段内调用指令(CALL)的目的码是3个字节长度，例如：E8 2000(0020)；十六进制,十六进制E8是段内调用指令(CALL)机器指令的操作码，其操作是先把当前IP指令指针寄存器的值压入堆栈保存，这个值是C

2、ALL的下一条指令地址；然后，再把被调用的子程序的偏移地址(2000逆序)值送入IP 寄存器，IP0020。微处理器把当前CS的值和IP的值相结合形成物理地址，此地址指向被调用子程序的第1字节。当子程序的执行中，遇到RET指令离开子程序返回时，RET指令会从堆栈中弹出IP的保留值，并把它装入IP，使程序返回到CALL的下一条指令继续执行，这个过程是段内调用。,其特点是在子程序调用、返回过程中段寄存器CS不变化，只有指令指针寄存器IP发生变化。主程序与被调用的子程序同在一个段内。模块化程序设计必然涉及到模块间的调用问题。模块间的调用是通过段间的调用来实现的。若被调用的子程序是在现指令段之外，则称

3、为段间调用。一条段间调用指令(CALL)的机器指令码共有5个字节。例如：9A 0002 AF04(04AF 0200)；十六进制,十六进制9A是段间调用指令(CALL)机器指令的操作码。操作是：首先将CS段寄存器的值压入堆栈，并把被调用子程序所在段的段值(AF04逆序)装入CS段寄存器，CS04AF；然后把IP指令指针寄存器的值压入堆栈，并将被调用子程序相应的偏移地址(0002逆序)装入IP，IP0200。,这些操作建立了被调用子程序的第一条待执行指令的地址：十六进制 段 值：CS 04AF0 偏移地址：IP+0200 物理地址：04CF0,当离开子程序返回时，段间调用的RET指令会从堆栈中依

4、序弹出IP和CS两个寄存器的原值，返回到CALL的下一条指令。其特点是在子程序调用、返回过程中，段寄存器CS和指令指针寄存器IP均发生变化。主程序与被调用的子程序不在同一个段内。,14.2 定义外部标识符伪指令,当进行模块化程序设计时，首先应考虑的问题是模块间控制的耦合和数据的耦合。控制耦合就是模块在怎样的环境下如何进入又如何退出。数据耦合就是诸模块间如何进行数据通讯。例如，有一个主模块(MAINPROG)调用一个子模块(SUBPROG)，它要用到一个段间调用(CALL)，如图14-1所示。,图14-1 段间调用,主模块MAINPROG内的CALL指令，必须知道子模块SUBPROG是位于本段之

5、外的标号。否则汇编过程中会产生一个错误信息指出SUBPROG是一个未定义的符号。EXTRN伪指令就是执行此功能的，它告诉汇编程序SUBPROG是一个远程的标号(FAR Label)，是定义在另一个模块里的。因为汇编程序无法知道真是如此，所以就产生“空的”目的操作数0000，即先空出；而由链接程序在链接时再填入确定值。例如(参考例14.4主模块程序清单)：0011 9A0000-E,子模块SUBPROG内含有一个PUBLIC伪指令，它告诉汇编程序和链接程序，其他模块需要知道SUBPROG的地址。当MAINPROG与SUBPROG都已汇编成目的模块文件后，它们可以下列的方式来链接：LINK MAI

6、NPROG+SUBPROG Run File MAINPROG.EXE:List File NUL.MAP:CON Libraries.LIB:,链接程序将一个目的模块内的EXTRN匹配上另一个模块内的PUBLIC，并将插入所有需要的偏移地址，然后把两个目的模块组合成一个可执行的文件。若有不匹配的情况，链接程序会给出错误信息。利用EXTRN和PUBLIC这两条伪指令，一个模块可以访问其他模块的标识符(变量或者标号)。如果一个标识符只在这一个模块中定义过，那么它相对这个模块就是一个内部的标识符或局部标识符。如果它没有在这一个模块中定义过，而是在其他一个模块中定义过，那么它相对于该模块就称为外部标

7、识符。,对于只产生一个单一目标模块的汇编语言程序而言，它所访问的所有标识符必须是局部(内部)定义的，否则就会产生一个错误信息汇编程序会查出有一个未定义的标识符(标号或变量)存在。对于多模块程序来说，必须给汇编程序一个信息以说明其间的有些标识符是外部的，而不至于汇编程序把它们理解为一些无效的标识符。此外为了允许其他模块访问本给定模块中的标识符，该给定模块必须包含一个标识符清单，以说明其中的标识符可以让其他模块访问。因此，每个模块可含有(不一定绝对含有)两个清单，一个清单表明它所访问其他模块的外部标识符(EXTRN)，而另一个则列出它所定义的且让其他模块访问的标识符(PUBLIC)；,这两个清单靠

8、EXTRN和PUBLIC这两条伪指令来列出。EXTRN和PUBLIC伪指令的格式如下：EXTRN 标识符：类型,PUBLIC 标识符，EXTRN伪指令里的标识符是被申明的外部的变量或标号，而PUBLIC伪指令里的标识符是供其他模块使用的变量或标号。由于在产生相应的机器代码之前，汇编语言必须要知道所有标识符的类型，以便确定指令的字节数(长度)，故在EXTRN伪指令里的每一个标识符都伴有类型符出现。,对于变量来说，类型有BYTE、WORD、DWORD等，对于标号来说类型则有NEAR或FAR。注意：标识符可以是变量、符号常量、标号和过程名。例如：INC VAR1 语句，如果VAR1是外部变量，并且是

9、一字变量，那么在含有这个语句的模块中必须使用下列伪指令：EXTRN,VAR1:WORD 而在定义VAR1的模块中则一定要有下面的伪指令：PUBLIC,VAR1,链接程序的主要任务之一，就是检测并证实EXTRN语句里的每一个标识符是否与PUBLIC语句的标识符相匹配，如果不相匹配，链接程序就会给出出错信息。下面给出三个模块，说明链接程序是怎样查找匹配，并指出其中错误。,模块1：EXTRN VAR2:WORD,LAB2:FARPUBLIC VAR1,LAB1;DATA1 SEGMENT VAR1 DB 2 VAR3 DB?VAR4 DW?DATA1 ENDS;,LAB1:模块2：EXTRN VAR

10、1:BYTE,VAR4:WORDPUBLIC VAR2 链接错误，原因是模块1中PUBLIC;没有申明匹配 DATA2 SEGMENT VAR2 DW 0 VAR3 DB 5 DUP(?)DATA2 ENDS;,模块3：EXTRN LAB1:FARPUBLIC LAB2,LAB3;其他模块未使用LAB2:不需申明LAB3:,14.3 使用EXTRN和PUBLIC的范例,下面的例子中含有两个模块：主模块CALLMUL1和一个子模块SUBMUL1。主模块定义了堆栈段、数据段和指令段。数据段定义了两个数据项PRICE和QTY。指令段分别把PRICE和QTY装入AX和BX寄存器，然后调用子模块。主模块

11、内的伪指令EXTRN指明了本模块使用的外部模块SUBMUL1。,子模块内有一条伪指令PUBLIC，它告诉链接程序SUMUL1是由其他模块调用的，同时指明此处是链接的进入点。子模块的功能是把AX寄存器的内容乘以BX寄存器的内容，所得乘积放入DX:AX这一对寄存器内。子模块内没有定义任何数据，所以它没有数据段；也可以定义数据段，但只能在子模块中使用。在子模块内也没有定义堆栈段，它与主模块共同使用一个堆栈。所以，在主模块中定义的堆栈，子模块也可以使用。链接程序要求至少有一个堆栈段，在主模块内定义的堆栈段就可以满足要求。,例14.1 EXTRN和PUBLIC应用。主模块程序清单如下：;主模块：;fil

12、ename:CALLMUL1.ASMEXTRN SUBMUL1:FAR;STACK SEGMENT PARA STACK STACK DW 64 DUP(?)STACK ENDS,;DATASGSEGMENT PARA DATAQTY DW 0140HPRICE DW 2500HDATASGENDS;CODESG SEGMENT PARA CODEBEGIN PROC FAR ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG,SS:STACK,PUSH DS SUB AX,AX PUSH AX MOVAX,DATASG MOV DS,AX MOV AX,PRICE MOV BX,QTY C

13、ALL SUBMUL1 RETBEGIN ENDPCODESG ENDS END BEGIN,子模块程序清单如下：;filename:SUBMUL1.ASM;子模块：CODESG SEGMENT PARA CODESUBMUL1 PROC FAR ASSUME CS:CODESG PUBLIC SUBMUL1 MUL BX RET,SUBMUL1 ENDPCODESG ENDS END SUBMUL1主模块和子模块分别汇编正确无误后，参考上节内容链接，产生一个EXE文件。C:masmLINK CALLMUL1+SUBMUL1Run File CALLMUL1.EXE:Enter(回车)List

14、 File NUL.MAP:EnterLibraries.LIB:Enter,14.4 在指令段使用PUBLIC,在主模块的指令段和子模块的指令段使用PUBLIC伪指令，链接程序会把两个逻辑指令区段结合成一个实际的指令段。在例14.1的主模块和子模块中各有一处修改，均是在指令段的SEGMENT伪指令内使用PUBLIC，用法如下:COD ESG SEGMENT PARA PUBLIC CODE,例14.2 在指令段使用PUBLIC。主模块程序清单如下：;主模块:;filename:CALLMUL.ASMEXTRN SUBMUL:FAR;STACK SEGMENT PARA STACK STACK

15、 DW 64 DUP(?)STACK ENDS,;DATASGSEGMENT PARA DATAQTY DW 0140HPRICE DW 2500HDATASG ENDS,;CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODEBEGIN PROC FAR ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG,SS:STACK PUSH DS SUB AX,AX PUSH AX MOV AX,DATASG MOV DS,AX,MOV AX,PRICE MOV BX,QTY CALL SUBMUL RETBEGIN ENDPCODESG ENDS END BEGIN,子模块程序清单如下：

16、;filename:SUBMUL.ASM;子模块：CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODESUBMUL PROC FAR ASSUME CS:CODESG PUBLIC SUBMUL MUL BX,RETSUBMUL ENDPCODESG ENDS END SUBMUL,当两个段使用同一个名称(CODESG)、同样的类型(CODE)以及同样段的组合类型(PUBLIC)时，链接程序会把这样的两个逻辑段组合成一个实际的物理指令区。通过汇编时产生的LST文件中的符号表，可以了解到一个指令段的情况；也可利用DEBUG程序观察到一个指令段的情况。,14.5 在数据段使用PUBLIC

17、,你可能会有这样的需求，在一个模块内要处理另外一个模块的数据。例如前面的例题中，主模块仍然定义数据PRICE和QTY；但是由子模块使用它们，把它们的值放入AX和BX。程序修改如下：,例14.3 在数据段使用PUBLIC。主模块程序清单如下：;主模块:;filename:CALLMUL.ASMEXTRN SUBMUL:FARPUBLIC QTY,PRICE;STACK SEGMENT PARA STACK STACK,DW 64 DUP(?)STACK ENDS;DATASGSEGMENT PARA PUBLIC DATAQTY DW 0140HPRICE DW 2500HDATASGENDS;

18、,CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODEBEGIN PROC FAR ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG,SS:STACK PUSH DS SUB AX,AX PUSH AX MOV AX,DATASG MOV DS,AX CALL SUBMUL RET,BEGIN ENDPCODESG ENDS END BEGIN 子模块程序清单如下：;filename:SUBMUL.ASM;子模块：EXTRN QTY:WORD,PRICE:WORD;CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODE,SUBMUL PROC FAR ASSUME CS:

19、CODESG PUBLIC SUBMUL MOV AX,PRICE,MOV BX,QTY MUL BX RETSUBMUL ENDPCODESG ENDS END SUBMUL,PUBLIC QTY,PRICE；声明主模块的QTY和PRICE为外部引用EXTRN QTY:WORD,PRICE:WORD；声明QTY 和PRICE是外部标识符,子模块中使用了主模块的变量，所以两个模块中都应进行声明：,14.6 参 数 传 送,主模块调用子模块，通常也称为主程序调用子程序，主程序经常要传送一些参数给子程序，子程序运行完成后一般都要返回一些信息给主程序。这种主程序和子程序间的信息传送称为参数传送或过程

20、间的数据通信。参数传送的方法有三种：,(1)利用寄存器传递参数：适用参数较少时；(2)利用存储器传递参数：适用参数较多时；(3)利用堆栈传递参数：适用嵌套、递归情况。数据传送根据范围可分为以下几种：(1)同一个模块内的段内参数传送。(2)同一个模块内的段间参数传送。(3)不同模块间的参数传送。(4)不同语言间的参数传送,例14.4 利用堆栈传送参数。主模块程序清单如下：;主模块：;filename:CALLMUL.ASM EXTRN SUBMUL:FAR;0000STACK SEGMENT PARA STACK STACK 0000 0040 DW 64 DUP(?)?,0080STACK E

21、NDS;0000DATASGSEGMENT PARA DATA 0000 0140QTY DW 0140H 0002 2500PRICE DW 2500H 0004DATASG ENDS;,0000CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODE 0000BEGIN PROC FAR ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG,SS:STACK 0000 1EPUSH DS 0001 2B C0 SUB AX,AX 0003 50 PUSH AX 0004 B8-RMOV AX,DATASG,0007 8E D8 MOV DS,AX 0009 FF 36 0002 R

22、PUSH PRICE 000D FF 36 0000 R PUSH QTY 0011 9A 0000 E CALL SUBMUL 0016 CBRET 0017BEGIN ENDP 0017CODESG ENDS END BEGIN,子模块程序清单如下：;filename:SUBMUL.ASM;子模块：0000CODESG SEGMENT PARA PUBLIC CODE 0000SUBMUL PROC FAR ASSUME CS:CODESG PUBLIC SUBMUL 0000 55PUSH BP,0001 8B ECMOV BP,SP 0003 8B 46 08MOV AX,BP+8 0

23、006 8B 5E 06MOV BX,BP+6 0009 F7 E3MUL BX 000B 5DPOP BP 000C CA 0004RET 4 000FSUBMUL ENDP 000FCODESG ENDS END,主模块程序在调用子模块程序SUBMUL之前，把 PRICE和 QTY都压入堆栈。堆栈的变化如下：16 00 XX XX 40 01 00 25 00 00 XX XX 6 5 4 3 2 1,(1)PUSH DS 将DS中的段地址压入堆栈。(2)PUSH AX 把偏移地址0压入堆栈。(3)PUSH PRICE 把2500压入堆栈。(4)PUSH QTY 把0140压入堆栈。(5)

24、CALL 把CS寄存器的内容压入堆栈。(6)IP 指令指针寄存器的内容0016 也被压入堆栈。,被调用的子模块程序SUBMUL要用BP来取得堆栈内的参数。它的第一个操作是把BP的内容压入到堆栈保存起来。本例中BP的内容正好是0，然后把SP的内容送入BP。因为BP可以作为寻址寄存器，而SP则不行。此操作使BP的值为0072，因为SP的初值应是堆栈的大小十六进制80，每次压入堆栈一个字SP减2。堆栈指针的变化应是：00 00 16 00 XX XX 40 01 00 25 00 00 XX XX.SP:72 74 76 78 7A 7C 7E 80,因为现在BP的内容是0072，所以PRICE在B

25、P+8位置，而QTY在BP+6位置。下面两条指令把这些值分别搬入AX和BX，然后作乘法。要从子模块程序回到调用程序时，先恢复BP的值0000并将SP加2，从72变成74。最后一条指令RET，是一条子程序返回指令，它执行下列操作：,(1)弹出当前堆栈顶端的字1600送入IP。(2)把SP+2，SP从74增为76。(3)取出目前堆栈顶端的字(XXXX)，存入CS。(4)把SP+2，SP从76增为78。子程序返回指令带有参数即RET 4，指令中的4的作用是保证正确返回，将SP的值加4修正为7C。这是因为堆栈内的参数已不再需要，故予以舍弃。使用堆栈传送参数时应特别小心，SP的值弄错的话会产生预想不到的

26、结果。,14.7 C语言与汇编语言的链接,C语言与汇编语言的链接是指C语言与汇编语言的互相调用。通常只是指从C语言调用汇编语言程序。这是因为C语言不但编程容易，而且效率高。但是，汇编语言效率最高，特别是适合对硬件的直接控制。因此，采用C语言与汇编语言混合编程的方法，能得到高质量的程序。,C语言与汇编语言的连接要注意以下几个问题：(1)存储器分配问题：通常情况下，存储器分配问题由链接程序解决，用户不必考虑。(2)两种语言间的控制耦合问题：汇编语言程序一般作为C语言的外部过程，由C语言通过过程调用汇编语言程序。(3)参数传送问题：一般用数值或地址的方式传送。,1.C语言调用汇编语言举例例14.5

27、计算A(2X。C语言程序如下:extrnintpower(int,int)Main()printf(3*time 2 of thepowerof5 is%dn,_power(2,5);,汇编语言子程序：_TEXTSEGMENTASSUMECS:_TEXTPUBLIC_POWER_POWERPROCPUSHBPMOV BP,SPMOV AX,BP+4MOV CX,BP+6SHLAX,CLRET,_POWERENDP_TEXTENDSEND,2.C语言程序嵌入汇编指令举例例14.6 将键盘输入的数乘2并输出。第一种方法：用预处理指令#asm、#endasm。main()inti,j;char*s;

28、printf(pleaseinput i=);scanf(%d,i);#asm,mov ax,imov cl,2mul clmov j,ax#endasmprintf(i(2=%d,j);第二种方法：汇编语句行前加关键字asm，每行结尾按C语言规则加分号。,main()inti,j;char*s;printf(pleaseinput:i=);scanf(%d,i);asmmov ax,iasmmov cl,2asmmul clasmmov j,axprintf(i(2=%d,j);,操作方法：(1)在TC集成环境下输入源程序文件。(2)把MASM.EXE改名为TASM.EXE并复制到TC目录下。(3)用TCC.EXE编译、链接程序：TCC-B-C(库文件路径)文件名库文件名,