В.Г. Баула - Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования (1110549), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Как мы знаем из курса первого семестра, у каждого алгоритма должен быть свой исполнитель. Исполнитель алгоритма на макроязыке называется макропроцессором, а исполнителем алгоритма на Ассемблере является, в конечном счете, компьютер. (Не надо путать макропроцессор с процессором компьютера: макропроцессор – это программа, а не часть аппаратуры ЭВМ). Результатом работы макропроцессора (этот исполнитель работает первым) является программный модуль на "чистом" языке Ассемблера, без макросредств. Иногда говорят, что макропроцессор генерирует модуль на Ассемблере. На рис. 12.1 показана схема работы этих двух исполнителей (их часто называют общим именем – Макроассемблер). Программные модули пользователя на этом рисунке заключены в прямоугольники, а системные программы – в прямоугольники с закруглёнными углами.

Р
абота макропроцессора по обработке макросредств программного модуля называется макропроцессированием. Изучение макросредств языка Ассемблера мы начнём с уже знакомых нам макрокоманд. 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 предложение языка Ассемблер. Коды операций макрокоманд являются именами пользователя, а все остальные коды операций – служебными именами.³ Кроме того, у макрокоманды есть (возможно, пустой) список фактических параметров: ⁴

<имя макрокоманды> [<список фактических параметров>]

Итак, каждая макрокоманда имеет имя. Обработка макрокоманды макропроцессором начинается с того, что он, просматривая текст модуля от данной макрокоманды вверх, ищет специальную конструкцию Макроассемблера, которая называется макроопределением (на жаргоне программистов – макросом). Каждое макроопределение имеет имя, и поиск заканчивается, когда макропроцессор находит макроопределение с тем же именем, что и у макрокоманды. Здесь надо сказать, что макропроцессор не считает ошибкой, если в программе будут несколько одноимённых макроопределений, он выбирает из них первое, встреченное при просмотре программы вверх от макрокоманды. Говорят, что новое макроопределение переопределяет одноимённое макроопределение, описанное ранее.

Макроопределение в нашем Макроассемблере имеет следующий синтаксис:

<имя> macro [<список формальных параметров>]

Тело макро-

определения

endm

Первая строка является директивой – заголовком макроопределения, она определяет его имя и, возможно, список формальных параметров. Список формальных параметров – это (возможно пустая) последовательность имён, разделённых запятыми. Тело макроопределения – это набор (возможно пустой) предложений языка Ассемблера (среди них могут быть и предложения, относящиеся к макросредствам языка). Заканчивается макроопределение директивой endm (обратите внимание, что у этой директивы нет метки, как, скажем, у директивы конца описания процедуры).

Макроопределение может находиться в любом месте программы до первой макрокоманды с таким же именем, но хорошим стилем программирования считается описание всех макроопределений в начале программного модуля. Итак, каждой макрокоманде должно быть поставлено в соответствие макроопределение с таким же именем, иначе в программе фиксируется синтаксическая ошибка. Макроассемблер допускает вложенность одного макроопределения внутрь другого (в отличие от процедур, вложенность которых на Ассемблере, как мы уже знаем, не допускается), однако это редко используется в практике программирования.

Далее, как мы знаем, в макрокоманде на месте поля операндов может задаваться список фактических параметров. Как видим, здесь просматривается большое сходство с механизмом процедур в языке Паскаль, где в описании процедуры мог задаваться список формальных параметров, а в операторе процедуры – список фактических параметров. Однако на этом сходство между Паскалем и Макроассемблером заканчивается, и начинаются различия.

Каждый фактический параметр макрокоманды является строкой символов (возможно пустой). Хорошим аналогом являются строки типа String в Турбо-Паскале, однако, фактические параметры не заключаются в апострофы. Фактические параметры, если их более одного, разделяются запятыми или пробелами. Если фактический параметр расположен не в конце списка параметров и является пустой строкой, то его позиция выделяется запятой, например:

Mymacro X,,Y; Три параметра, второй пустой

Mymacro ,A B; Три параметра, первый пустой

Как видим, в отличие от Паскаля, все параметры макроопределения одного типа – это строки символов, другими словами, всегда есть соответствие по типу между фактическими и формальными параметрами. Далее, в Макроассемблере не должно соблюдаться соответствие в числе параметров: формальных параметров может быть как меньше, так и больше, чем фактических. Если число фактических и формальных параметров не совпадает, то макропроцессор выходит из этого положения совсем просто. Если фактических параметров больше, чем формальных, то лишние (последние) фактические параметры отбрасываются, а если фактических параметров не хватает, по недостающие (последние) фактические параметры считаются пустыми строками символов.

Рассмотрим теперь, как макропроцессор обрабатывает (выполняет) макрокоманду. Сначала, как мы уже говорили, он ищет соответствующее макроопределение, затем начинает передавать фактические параметры (строки символов, возможно пустые) на место формальных параметров (имён). В Паскале, как мы знаем, существуют два способа передачи параметров – по значению и по ссылке. В Макроассемблере реализован другой способ передачи фактических параметров макрокоманды в макроопределение, его нет в Паскале. Этот способ называется передачей по написанию (иногда – передачей по имени). При таком способе передачи параметров все имена формальных параметров в теле макроопределения заменяются соответствующими им фактическими параметрами (строками символов).¹

Далее начинается просмотр тела макроопределения и поиск в нём предложений, относящихся к макросредствам, например, макрокоманд. Все предложения в макроопределении, относящиеся к макросредствам, обрабатываются макропроцессором так, что в результате получается набор предложений на "чистом" языке Ассемблера, который называется макрорасширением. Последним шагом в обработке макрокоманды является подстановка полученного макрорасширения на место макрокоманды, это действие называется макроподстановкой. На рис. 12.2 показана схема обработки макрокоманды.

	Параметры
Макрокоманда		Макроопределение
Макроподстановка		Макрорасширение
Рис. 12.2. Схема обработки макрокоманды.

Из рассмотренного механизма обработки макрокоманд вытекает главное применение этого макросредства при программировании на Ассемблере. Как можно заметить, если нам необходимо выполнить в программе некоторое достаточно сложное действие, можно идти двумя путями. Во-первых, можно написать процедуру и вызывать её, передавая ей фактические параметры. Во-вторых, можно написать макроопределение, в теле которого реализовать нужное нам действие, и обращаться к этому макроопределению по соответствующей макрокоманде, также передавая необходимые параметры.

В дальнейшем мы сравним эти два метода, а пока отметим, что написание макроопределений – это хороший способ повысить уровень языка программирования. Действительно, макрокоманда по синтаксису практически ничем не отличается от команд Ассемблера, но может задавать весьма сложное действие. Вспомним, например, макрокоманду inint для ввода целого значения. Соответствующее ей макроопределение по своим функциям похоже на процедуру Read языка Паскаль и реализует достаточно сложный алгоритм по преобразованию вводимых символов в значение целого числа. С точки же зрения программиста в языке Ассемблера как бы появляется новая машинная команда, предназначенная для ввода целых чисел. Говорят, что при помощи макросредств можно расширить язык Ассемблера, как бы вводя в него новые команды, необходимые программисту.

Теперь пришло время написать наше собственное простое макроопределение и на его основе продолжить изучение работы макропроцессора. Предположим, что в программе на Ассемблере приходится неоднократно выполнять оператор присваивания вида z:=x+y, где x,y и z – целочисленные операнды размером в слово. В общем случае для реализации этого оператора присваивания необходимы три команды Ассемблера, например:

mov ax,X

add ax,Y

mov Z,ax

Естественно, что программисту было бы более удобно, если бы в языке Ассемблера существовала трёхадресная команда, которая реализовывала бы такой оператор присваивания, например, команда с именем Sum:

Sum Z,X,Y; Z:=X+Y

Потребуем, чтобы первый операнд этой команды мог иметь форматы r16 и m16, а второй и третий – форматы i16,m16 и r16. Такой команды, как мы знаем, в нашем компьютере нет, но можно создать новую макрокоманду, которая работала бы так, как нам надо. Для этого можно написать, например, такое макроопределение:

Sum macro Z,X,Y

mov ax,X

add ax,Y

mov Z,ax

endm

Вот теперь, если в нашей программе есть, например, описания переменных

A dw ?

B dw ?

C dw ?

и надо выполнить присваивание C:=A+B, то программист может записать это в виде одного предложения Ассемблера – макрокоманды

Sum C,A,B

Увидев такую макрокоманду, макропроцессор (а он работает раньше Ассемблера),¹ найдёт соответствующее макроопределение с именем Sum и построит следующее макрорасширение:

mov ax,A

add ax,B

mov C,ax

Это макрорасширение и будет подставлено в текст нашей программы вместо макрокоманды Sum C,A,B (произойдёт макроподстановка макрорасширения на место макрокоманды).

Программист доволен: теперь текст его программы значительно сократился, и программа стала более понятной. Таким образом, можно приблизить уровень языка Ассемблер (как мы говорили, это язык низкого уровня) к языку высокого уровня (например, Паскалю). В этом, как мы уже говорили, и состоит одно из назначений механизма макроопределений и макрокоманд – поднять уровень языка, в котором они используются.

Далее, однако, программист может заметить, что некоторые макрокоманды работают не совсем хорошо. Например, на место макрокоманды с допустимым форматом параметров

Sum C,ax,B

будет подставлено макрорасширение

mov ax,ax

add ax,B

mov C,ax

Первая команда в этом макрорасширении, хотя и не влияет на правильность алгоритма, но явно лишняя и портит всю картину. Естественно, что нам хотелось бы убрать из макрорасширения первую команду, если второй операнд макрокоманды является регистром ax. Другими словами, мы бы хотели делать условную макрогенерацию и давать макропроцессору указания вида "если выполняется такое-то условие, то вставляй в макрорасширение вот эти предложения Ассемблера, а иначе – не вставляй". На языке Паскаль такие указания мы записывали в виде условных операторов. Ясно, что и в макроязыке (а, как мы говорили, это тоже алгоритмический язык) тоже должны допускаться аналогичные условные макрооператоры.

В Макроассемблере условные макрооператоры принадлежат к средствам так называемой условной компиляции. Легко понять смысл этого названия, если вспомнить, что при выполнении таких макрооператоров меняется вид компилируемой программы на Ассемблере, в ней появляются те или иные группы предложений. Мы изучим только самые употребительные макрооператоры, которые будем использовать в наших примерах, для полного изучения этой темы необходимо обратиться к учебнику [5].

Итак, мы хотим вставить в наше макроопределение условный макрооператор с таким смыслом:

Характеристики

Список файлов книги