12_Макросредства языка Ассемблер (В.Г. Баула - Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования)

Глава 12. Макросредства языка АссемблерСейчас мы переходим к изучению очень важной и достаточно сложной темы – макросредств вязыках программирования. С этим понятием мы будем знакомиться постепенно, используя примерыиз макросредств нашего языка Ассемблера. Здесь следует подчеркнуть, что для полного пониманиямакросредств Ассемблера в нашем курсе обязательно требуется дополнительное изучение подходящего учебника, например, [5].Вообще говоря, макросредства могут включаться не только в язык Ассемблера, но и во многиеязыки высокого уровня.

Заметим, однако, что мы не случайно будем изучать именно макросредстваязыка Ассемблера, а не макросредства каких-нибудь языков программирования высокого уровня(Паскаля, С и т.д.). Всё дело в том, что макросредства в языках высокого уровня чаще всего примитивны (не развиты), и не обеспечивают всех тех возможностей, которые мы должны изучить в рамкахэтой темы (мы потом немного коснёмся причин, почему так получилось). Именно поэтому для уровня университетского образования приходится рассматривать достаточно развитые макросредства вязыке Ассемблера.Макросредства по своей сути являются алгоритмическим языком, встраиваемый в некоторыйдругой язык программирования,1 который в этом случае будет называться макроязыком.

Например,изучаемые нами макросредства встроены в язык Ассемблера, который поэтому называется Макроассемблером. Таким образом, программа на Макроассемблере в общем случае содержит в себе записьдвух алгоритмов: один на макроязыке, а второй – собственно на языке Ассемблера.Как мы знаем, у каждого алгоритма обязательно должен быть свой исполнитель. Например, исполнитель алгоритма на языке Паскаль в научной литературе называют Паскаль-машиной, это компьютер вместе с набором служебных программ (вспомните предыдущую тему "Понятие о системепрограммирования"). Исполнитель алгоритма на макроязыке называется Макропроцессором, а исполнителем алгоритма на Ассемблере является, в конечном счете, компьютер.

Здесь важно, чтобы Выне путали Макропроцессор с процессором компьютера: макропроцессор – это специальная программа, а не часть аппаратуры ЭВМ.Результатом работы Макропроцессора (будем пока считать, что этот исполнитель работает первым, а компилятор с Ассемблера – вторым) является программный модуль на "чистом" языке Ассемблера, уже без макросредств. В связи с этим заметим, что в некоторых языках программирования(например, в языке С), макропроцессор так и называется – препроцессор, чтобы подчеркнуть, чтопри обработке программы он выполняется первым.2 Иногда говорят, что Макропроцессор, получиввходной модуль на языке Макроассемблера, генерирует модуль на Ассемблере, что хорошо отражает суть дела. Подчеркнём, что программа Ассемблера относится к трансляторам (переводчикам) сязыка Ассемблер на язык объектных модулей. В то же время Макропроцессор не стоит называть переводчиком с языка Макроассемблера на язык Ассемблера, так как текст на языке Ассемблера получается не в процессе перевода, а именно путем генерации этого текста как выходных данных алгоритма, заданного макросредствами.На рис.

12.1 показана упрощенная схема работы Макропроцессора и компилятора с Ассемблера(как мы уже сказали, их часто называют общим именем – Макроассемблер). Программные модули1Макросредства могут использоваться также и в формальных языках, не являющихся языками программирования, но этот вопрос далеко выходит за рамки нашей книги. Кроме того, опытные пользователи компьютера должны, например, уметь пользоваться, скажем, макросредствами текстового процессора Word.2В отличие от препроцессора языка С, который действительно полностью отрабатывает перед компилятором, взаимодействие Макропроцессора и Ассемблера при обработке программного модуля более сложное. Насамом деле Макропроцессор и Ассемблер обрабатывают программу одновременно, предложение за предложением.

Однако конечный этап компиляции – генерация объектного модуля – выполняется Ассемблером уже после полного завершения работы Макропроцессора. Мы пока не будем принимать это во внимание, будем считать, что сейчас мы рассматриваем работу Макроассемблера на внешнем уровне. Несколько более полно взаимодействие Макропроцессора и Ассемблера (уже на концептуальном уровне) мы рассмотрим в главе, посвящённой схеме работы компилятора Ассемблера. Здесь только отметим, что такая совместная работа Макропроцессора и компилятора Ассемблера и порождают те развитые возможности макросредств, которых нет в языкахвысокого уровня, где Макропроцессор работает именно как препроцессор (до начала работы самого компилятора).2пользователя на этом рисунке заключены в прямоугольники, а системные программы – в прямоугольники с закруглёнными углами.Модуль наМакроассемблереМакропроцессорМодуль наАсемблереАссемблерОбъекныймодульРис.

12.1. Упрощённая схема работы Макроассемблера.Работа Макропроцессора по обработке макросредств исходного программного модуля называется макропроцессированием. Изучение макросредств языка Ассемблера мы начнём с уже знакомыхнам макрокоманд (макровызовов). До сих пор мы говорили, что при обработке программы на Ассемблере на место макрокоманды по определённым правилам подставляется некоторый набор предложений языка Ассемблер. Теперь пришло время подробно изучить, как это делается.Каждое предложение Ассемблера, являющееся макрокомандой, имеет, как мы знаем, обязательное поле – код операции, который является именем макрокоманды. Именно по коду операции Макропроцессор будет определять, что это именно макрокоманда, а не какое-нибудь другое предложениеязыка Ассемблера.

Коды операций макрокоманд являются именами пользователя, а все остальныекоды операций – служебными именами.1 Кроме того, у макрокоманды есть (возможно, пустой)список фактических параметров. Ниже приведён общий вид макрокоманды:[<метка>:] <имя> [<список фактических параметров>]Если у макрокоманды есть метка, то считается, что эта метка задаёт отдельное предложение Ассемблера, состоящее только из данной метки.

Другими словами, макрокоманда с меткой:<метка>: <имя> [<список фактических параметров>]эквивалентна двум таким предложениям Ассемблера:<метка>:<имя> [<список фактических параметров>]Обратите внимание, что метка не может быть без двоеточия, которое, как мы знаем, задаёт в нашем Ассемблере имя команды.

Это совсем не означает, что макрокоманды не могут располагаться,например, в сегменте данных, просто в этом случае в нашем Макроассемблере у них не может бытьметки. В случае если макрокоманда располагается в сегменте данных, то на её место будет, вероятно,подставляться набор предложений Ассемблера, не являющихся командами (например, это могутбыть предложения резервирования памяти или директивы). Один пример такой макрокоманды мырассмотрим в конце этой главы.Итак, каждая макрокоманда обязательно имеет имя.

Обработка макрокоманды Макропроцессором начинается с того, что он, просматривая текст модуля от данной макрокоманды к началу программы (снизу вверх), ищет специальную конструкцию Макроассемблера, которая называется макроопределением (на жаргоне программистов – макросом). Каждое макроопределение имеет имя, ипоиск заканчивается, когда Макропроцессор находит макроопределение с тем же именем, что и умакрокоманды. Здесь надо сказать, что Макропроцессор не считает ошибкой, если в программе будутнесколько одноимённых макроопределений, он выбирает из них первое, встреченное при просмотрепрограммы снизу вверх от данной макрокоманды.

Если в программе есть несколько макроопределений с одинаковыми именами, то говорят, что новое макроопределение переопределяет одноимённое макроопределение, описанное ранее. 2Макроопределение в нашем Макроассемблере имеет следующий синтаксис:1В наших программах мы для удобства чтения выделяли имена макрокоманд жирным шрифтом(finish,inint и т.д.), хотя это, конечно, не совсем правильно, так как это не служебные слова Макроассемблера, а имена пользователя.2Этот удобный механизм позволяет, например, заменять некоторое макроопределение, вставляемое в нашу программу по директиве inclule io.asm . Так, если программисту не понравится, как работает, например, макроопределение inint, он может написать своё собственное макроопределение с таким же именем ивставить его в текст своей программы за директивой inclule io.asm .

Заметим также, что это один из немногих случаев, когда в одном ассемблерном модуле могут встречаться описания одинаковых имён.3<имя> macro [<список формальных параметров>]Тело макроопределенияendmПервая строка является директивой – заголовком макроопределения, она определяет его имя и,возможно, список формальных параметров. Список формальных параметров – это (возможно пустая) последовательность имён, разделённых запятыми.