《子程序设计》PPT课件.ppt

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1、第6章 子程序设计,6.1 堆栈 6.2 子程序 6.3 Windows API,6.1 堆栈,供程序使用的一块连续的内存空间；用于保存和读取一些临时的数据 堆栈中的数据有以下几个特点：临时性快速性动态扩展性,6.1.1 堆栈空间,相关的3个寄存器：SS，ESP和EBP 在Windows用户模式下 SS段寄存器通常和DS，ES段寄存器相等 ESP寄存器中的内容作为堆栈的当前指针。EBP寄存器中的内容作为堆栈的“基准”指针。,6.1.2 进栈和出栈指令,1进栈指令PUSH 格式：PUSH SRC功能：堆栈指针ESP减4，SRC保存在ESP指向的堆栈单元中。SRC可以是32位寄存器、内存操作数、立

2、即数或16位段寄存器。,2出栈指令POP,格式：POP DST功能：从ESP指向的堆栈单元中取出数据送到DST中，堆栈指针ESP加4。DST是32位寄存器、内存操作数或16位段寄存器。立即数不能作为DST。,3PUSH、POP指令要点,注意进栈和出栈的顺序入栈:PUSH EAXPUSH EBXPUSH ECXPUSH EDX,出栈(与入栈相反)POP EDXPOP ECXPOP EBXPOP EAX,4PUSHFD指令,格式：PUSHFD功能：堆栈指针ESP减4，EFLAGS标志寄存器保存在ESP指向的堆栈单元中。举例：将EFLAGS标志寄存器复制到EAX中 PUSHFD POP EAX,5P

3、OPFD指令,格式：POPFD功能：从ESP指向的堆栈单元中取出数据送到EFLAGS中，堆栈指针ESP加4。举例：PUSHFD和POPFD可以配对使用，用来保存和恢复程序某一时刻的标志。PUSHFD;保存状态寄存器;执行其他的指令POPFD;恢复状态寄存器,6ENTER指令,格式：ENTER SRC1,SRC2功能：SRC1和SRC2是两个立即数。SRC20时，该指令相当于下面的3条指令 PUSH EBPMOV EBP,ESPSUB ESP,SRC1,7LEAVE指令,格式：LEAVE功能：令ESP等于EBP，再从堆栈弹出EBP。相当于：MOV ESP,EBPPOP EBP常用于子程序返回之前

4、,6.1.3 堆栈的用途,1临时保存寄存器的值 PUSH EAXPUSH EBXPUSH ECXPUSH EDXPOP EDXPOP ECXPOP EBXPOP EAX,堆栈的用途（续）,2临时保存变量的值 PUSH CountPOP Count,堆栈的用途（续）,3用于变量之间的数据传递将变量Var1的内容传递给Var2：PUSH Var1POP Var2,堆栈的用途（续）,4交换两个变量Var1和Var2的值PUSH Var1PUSH Var2POP Var2 POP Var1,堆栈的用途（续）,5用做临时的数据区6子程序的调用和返回在调用子程序时，CALL指令自动在堆栈中保存其返回地址

5、从子程序返回时，RET指令从堆栈中取出返回地址,6.2 子程序,在编写较复杂的程序时，可以把整个功能分解为若干小的易于实现的子功能。每一个子功能由子程序段来完成。汇编语言中的子程序就是C语言中的函数。,6.2.1 子程序的定义和调用,伪指令PROC和ENDP用来定义子程序 子程序名 PROC；表示子程序定义开始 RET子程序名 ENDP；表示子程序定义结束 子程序名的命名规则和变量相同 子程序结束时，用RET指令返回主程序 在主程序中，使用CALL指令来调用子程序 PROC后面可跟其他参数,6.2.2 调用和返回指令,1CALL指令格式：CALL SRC功能：调用子程序，入口地址为SRC。SR

6、C可以是：程序名（标号）32位寄存器内存操作数带段寄存器的远地址,常见的CALL指令的用法,CALL 子程序名CALL指令后面跟的是寄存器或内存操作数，则将寄存器或内存单元中的值取出来作为入口地址，再调用子程序。CALL指令后面跟的是带段寄存器的远地址，则由段寄存器来决定CALL指令的操作，可能是（1）段间调用（2）提升特权级（3）任务切换,2RET指令,格式：RET SRC功能：从子程序返回到主程序RET指令用法:（1）段间返回 子程序是由另外一个段的CALL指令调用的（2）降低特权级 从级别较低的特权级调用高特权级的程序,3CALL，RET指令对堆栈的使用,在程序中我们设计了两个子程序：第

7、1个子程序AddProc1使用ESI和EDI作为 加数，做完加法后把和放在EAX中；第2个子程序AddProc2使用A和B作为加 数，做完加法后把和放在R中。程序如右：callret.asm 结果：10+20=30 50+60=110,CALL指令执行时，它首先把返回地址作为一个双字压栈，再进入子程序执行。子程序最后执行的RET指令从堆栈中取出返回地址，返回到主程序。CALL指令和RET指令执行是必须依赖于堆栈的。,高级语言的函数就是汇编语言的子程序。汇编语言传递参数有3种常用方法：（1）通过寄存器传递；（2）通过数据区内的变量来传递；（3）通过堆栈传递。,6.2.3 C语言函数的参数传递方式

8、,1cdecl方式,cdecl方式是C语言函数的默认方式 调用规则：（1）使用堆栈传递参数。（2）主程序按从右向左的顺序将参数逐个压栈，（3）在子程序中，使用EBP+X的方式来访问参数。（4）子程序用RET指令返回。（5）由主程序执行“ADD ESP,n”指令调整ESP，达到堆栈平衡。（6）子程序的返回值放在EAX中。,2stdcall方式,Windows API采用的调用规则是stdcall方式 调用规则：1.使用堆栈传递参数，使用从右向左的顺序将参数入栈。2.堆栈的平衡是由子程序来完成的。子程序使用“RET n”指令 子程序的返回值放在EAX中,3fastcall方式,调用方式和stdca

9、ll类似 调用规则：（1）它使用ECX传递第1个参数，EDX传递第2个参数。（2）其余参数采用从右至左的顺序入栈。（3）由子程序在返回时平衡堆栈。,4this方式,在C+类的成员函数中使用。它使用ECX传递this指针，即指向对象。调用方式和stdcall类似。,5naked方式,想由编程者自行编写函数内的所有代码，就使用naked调用规则。,6.2.4 子程序的参数传递方式,汇编语言中，向子程序传递参数可以按照C程序的方式来处理。例如，下面的子程序AddProc3采用cdecl方式，AddProc4采用stdcall方式。程序示例：callrule.asm,6.2.5 带参数子程序的调用,注

10、意的两个方面（1）参数转换。子程序中用ebp+8表示第1个参数，用ebp+12表示第2个参数，用ebp+16表示第3个参数，依次类推。（2）平衡堆栈。一种方式是在子程序中用“RET n”平衡堆栈；另一种方式是在主程序中用“ADD ESP,n”平衡堆栈。,invoke伪指令,1使用invoke伪指令对主程序和子程序的简化 在调用子程序时，使用invoke伪指令，后面跟子程序名和各个参数的取值即可。使用invoke伪指令对前面的callrule.asm进行简化，有以下几点：,invoke伪指令,（1）子程序的调用规则（2）子程序的参数（3）子程序的进入/退出代码（4）子程序的返回指令（5）主程序中

11、采用invoke语句程序示例：invoke.asm 机器指令列表：invoke2,对照invoke.asm和机器指令列表，可以观察到以下几点：（1）自动加入的指令AddProc5，AddProc6中的一些语句是MASM自动加入的（2）参数的替换参数a用EBP+8替换，参数b用EBP+12替换。（3）返回指令AddProc5采用C规则，用“RET”返回；AddProc6采用stdcall规则，用“RET 8”返回,（4）invoke语句转换为CALL指令 invoke后面跟的参数被逐一压入堆栈，再跟上一条CALL指令。（5）堆栈平衡对AddProc5的调用，在CALL指令后面用“ADD ESP,

12、8”来平衡堆栈。对AddProc6的调用，由于在返回时使用了“RET 8”在CALL指令后面不需要“ADD ESP,8”,invoke伪指令（续）,2使用invoke调用子程序的一些限制 invoke伪指令后面跟的参数必须直接能够作为PUSH指令的源操作数。错误的写法：invoke addproc,r*2,30正确的写法：MOV EBX,r SHL EBX,1 invoke addproc,EBX,30,6.2.6 子程序中的局部变量,定义：仅在子程序内部使用的变量，可提高程序的模块化程度也被 称为自动变量。局部变量的作用域是子程序,1局部变量的实现原理,（1）在进入子程序的时候，通过修改堆栈

13、指针ESP来预留出需要的空间。用SUB ESP,x指令预留空间，x为该子程序中所有局部变量使用的空间。（2）返回主程序之前，通过恢复ESP释放空间，在堆栈中不再为子程序的局部变量保留空间。,2堆栈帧,包括以下几个部分：子程序的参数返回地址主程序的EBP子程序的局部变量在子程序中：由EBP可确定堆栈帧的位置 由EBP+0可以得到主程序的堆栈帧,3在子程序中使用局部变量,local伪指令可以在子程序中定义局部变量格式：local 变量名1重复数量:类型,变量名2重 复数量:类型程序示例：local.asm 结果：r=20 s=10,4直接使用局部空间,如果不使用local伪指令，可以直接在堆栈中为

14、子程序分配局部变量空间，但不如用local伪指令方便。,5ADDR伪操作符,ADDR伪操作符可以取出局部变量的地址格式：ADDR 局部变量ADDR只能在invoke语句中使用 程序示例：addr.asm结果：r=50 s=40,6.2.7 子程序的嵌套,程序中同样可以调用其他子程序，构成子程序的嵌套。嵌套深度没有一个具体的限制，主要取决于堆栈的容量。子程序调用时，返回地址要保存在堆栈中子程序中的局部变量也要在堆栈中分配。,6.2.8 子程序的递归,子程序自己调用自己的情况称做递归。以计算xn为例来说明递归子程序的写法：C语言程序：recurse.c 汇编程序：recurse.asm 结果：x=3 n=5 x(n)=243,6.3 Windows API,API在实质上也是一个子程序，主要有：1printf2scanf3MessageBox4确定函数的声明语句和库文件5MASM32工具包,