Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Описание и инициализация массива в программе
Специальных средств описания массивов в программах ассемблера, конечно, нет. При необходимости использовать массив в программе его нужно моделировать одним из следующих способов:
Такой способ определения используется для резервирования памяти с целью размещения и инициализации элементов массива.
В результате в памяти будет создана последовательность из четырех слов f1f0. Эту последовательность можно трактовать как массив байт или слов в зависимости от того, какое имя области мы будем использовать в программе — mas_b или mas_w.
Доступ к элементам массива При работе с массивами необходимо четко представлять себе, что все элементы массива располагаются в памяти компьютера последовательно. Само по себе такое расположение ничего не говорит о назначении и порядке использования этих элементов. И только лишь программист с помощью составленного им алгоритма обработки определяет, как нужно трактовать эту последовательность байт, составляющих массив. Так, одну и ту же область памяти можно трактовать как одномерный массив, и одновременно те же самые данные могут трактоваться как двухмерный массив. Все зависит только от алгоритма обработки этих данных в конкретной программе. Сами по себе данные не несут никакой информации о своем “смысловом”, или логическом, типе. Помните об этом принципиальном моменте. Эти же соображения можно распространить и на индексы элементов массива . Ассемблер не подозревает об их существовании и ему абсолютно все равно, каковы их численные смысловые значения. Для того чтобы локализовать определенный элемент массива, к его имени нужно добавить индекс. Так как мы моделируем массив, то должны позаботиться и о моделировании индекса. В языке ассемблера индексы массивов — это обычные адреса, но с ними работают особым образом. Другими словами, когда при программировании на ассемблере мы говорим об индексе, то скорее подразумеваем под этим не номер элемента в массиве, а некоторый адрес. Давайте еще раз обратимся к описанию массива. К примеру, в программе статически определена последовательность данных:
Пусть эта последовательность чисел трактуется как одномерный массив. Размерность каждого элемента определяется директивой dw, то есть она равна 2 байта. Чтобы получить доступ к третьему элементу, нужно к адресу массива прибавить 6. Нумерация элементов массива в ассемблере начинается с нуля. То есть в нашем случае речь, фактически, идет о 4 -м элементе массива — 3, но об этом знает только программист; микропроцессору в данном случае все равно — ему нужен только адрес. В общем случае для получения адреса элемента в массиве необходимо начальный (базовый) адрес массива сложить с произведением индекса (номер элемента минус единица) этого элемента на размер элемента массива: база + (индекс*размер элемента) Архитектура микропроцессора предоставляет достаточно удобные программно-аппаратные средства для работы с массивами. К ним относятся базовые и индексные регистры, позволяющие реализовать несколько режимов адресации данных. Используя данные режимы адресации, можно организовать эффективную работу с массивами в памяти. Вспомним эти режимы:
Этот вид адресации удобно использовать при обработке двухмерных массивов. Пример использования этой адресации мы рассмотрим далее при изучении особенностей работы с двухмерными массивами. Напомним, что в качестве базового регистра может использоваться любой из восьми регистров общего назначения. В качестве индексного регистра также можно использовать любой регистр общего назначения, за исключением esp/sp. Микропроцессор позволяет масштабировать индекс. Это означает, что если указать после имени индексного регистра знак умножения “*” с последующей цифрой 2, 4 или 8, то содержимое индексного регистра будет умножаться на 2, 4 или 8, то есть масштабироваться. Применение масштабирования облегчает работу с массивами, которые имеют размер элементов, равный 2, 4 или 8 байт, так как микропроцессор сам производит коррекцию индекса для получения адреса очередного элемента массива. Нам нужно лишь загрузить в индексный регистр значение требуемого индекса (считая от 0). Кстати сказать, возможность масштабирования появилась в микропроцессорах Intel, начиная с модели i486. По этой причине в рассматриваемом здесь примере программы стоит директива.486. Ее назначение, как и ранее использовавшейся директивы.386, в том, чтобы указать ассемблеру при формировании машинных команд на необходимость учета и использования дополнительных возможностей системы команд новых моделей микропроцессоров. В качестве примера использования масштабирования рассмотрим листинг 3, в котором просматривается массив, состоящий из слов, и производится сравнение этих элементов с нулем. Выводится соответствующее сообщение.
Еще несколько слов о соглашениях:
Заметим, что базово-индексную адресацию не возбраняется сочетать с прямой адресацией или указанием непосредственного значения. Адрес тогда будет формироваться как сумма всех компонентов. К примеру:
Но имейте в виду, что масштабирование эффективно лишь тогда, когда размерность элементов массива равна 2, 4 или 8 байт. Если же размерность элементов другая, то организовывать обращение к элементам массива нужно обычным способом, как описано ранее. Рассмотрим пример работы с массивом из пяти трехбайтовых элементов (листинг 4). Младший байт в каждом из этих элементов представляет собой некий счетчик, а старшие два байта — что-то еще, для нас не имеющее никакого значения. Необходимо последовательно обработать элементы данного массива, увеличив значения счетчиков на единицу.
9. Лекция 7. Двухмерные массивы. Типовые операции с массивами (1 пара) С представлением одномерных массивов в программе на ассемблере и организацией их обработки все достаточно просто. А как быть если программа должна обрабатывать двухмерный массив? Все проблемы возникают по-прежнему из-за того, что специальных средств для описания такого типа данных в ассемблере нет. Двухмерный массив нужно моделировать. На описании самих данных это почти никак не отражается — память под массив выделяется с помощью директив резервирования и инициализации памяти. Непосредственно моделирование обработки массива производится в сегменте кода, где программист, описывая алгоритм обработки ассемблеру, определяет, что некоторую область памяти необходимо трактовать как двухмерный массив. При этом вы вольны в выборе того, как понимать расположение элементов двухмерного массива в памяти: по строкам или по столбцам. Если последовательность однотипных элементов в памяти трактуется как двухмерный массив, расположенный по строкам, то адрес элемента (i, j) вычисляется по формуле (база + количество_элементов_в_строке * размер_элемента * i+j) Здесь i = 0...n–1 указывает номер строки, а j = 0...m–1 указывает номер столбца. Например, пусть имеется массив чисел (размером в 1 байт) mas(i, j) с размерностью 4 на 4 (i= 0...3, j = 0...3): 23 04 05 67 05 06 07 99 67 08 09 23 87 09 00 08В памяти элементы этого массива будут расположены в следующей последовательности: 23 04 05 67 05 06 07 99 67 08 09 23 87 09 00 08 Если мы хотим трактовать эту последовательность как двухмерный массив, приведенный выше, и извлечь, например, элемент mas(2, 3) = 23, то проведя нехитрый подсчет, убедимся в правильности наших рассуждений: Эффективный адрес mas(2, 3) = mas + 4 * 1 * 2 + 3 = mas + 11 Посмотрите на представление массива в памяти и убедитесь, что по этому смещению действительно находится нужный элемент массива. Организовать адресацию двухмерного массива логично, используя рассмотренную нами ранее базово-индексную адресацию. При этом возможны два основных варианта выбора компонентов для формирования эффективного адреса:
В программе это будет выглядеть примерно так:
В качестве законченного примера рассмотрим программу поиска элемента в двухмерном массиве чисел (листинг 5). Элементы массива заданы статически.
При анализе работы программы не забывайте, что в языке ассемблера принято элементы массива нумеровать с 0. При поиске определенного элемента массив просматривается от начала и до конца. Приведенная программа сохраняет в поле foundtime количество вхождений искомого элемента в массив. В качестве индексных регистров используются si и bx. Типовые операции с массивами Для демонстрации основных приемов работы с массивами лучше всего подходят программы поиска или сортировки. Рассмотрим одну такую программу, выполняющую сортировку массива по возрастанию (листинг 6).
В основе программы лежит алгоритм, похожий на метод пузырьковой сортировки. Эта программа не претендует на безусловную оптимальность, так как существует целая теория, касающаяся подобного типа сортировок. Перед нами стоит другая цель — показать использование средств ассемблера для решения подобного рода задач. В программе два цикла. Внешний цикл определяет позицию в массиве очередного элемента, с которым производится попарное сравнение элементов правой части массива (относительно этого элемента). За каждую итерацию внешнего цикла на месте этого очередного элемента оказывается меньший элемент из правой части массива (если он есть). В остальном программа достаточно проста и на языке высокого уровня заняла бы около десятка строк. 10. Лекция 8. Структуры (1 пара) Рассмотренные нами выше массивы представляют собой совокупность однотипных элементов. Но часто в приложениях возникает необходимость рассматривать некоторую совокупность данных разного типа как некоторый единый тип. Это очень актуально, например, для программ баз данных, где необходимо связывать совокупность данных разного типа с одним объектом. К примеру, ранее мы рассмотрели листинг 4, в котором работа производилась с массивом трехбайтовых элементов. Каждый элемент, в свою очередь, представлял собой два элемента разных типов: однобайтовое поле счетчика и двухбайтовое поле, которое могло нести еще какую-то нужную для хранения и обработки информацию. Если читатель знаком с одним из языков высокого уровня, то он знает, что такой объект обычно описывается с помощью специального типа данных — структуры. С целью повысить удобство использования языка ассемблера в него также был введен такой тип данных. По определению структура — это тип данных, состоящий из фиксированного числа элементов разного типа. Для использования структур в программе необходимо выполнить три действия:
Очень важно, чтобы вы с самого начала уяснили, в чем разница между описанием структуры в программе и ее определением. Описать структуру в программе означает лишь указать ее схему или шаблон; память при этом не выделяется. Этот шаблон можно рассматривать лишь как информацию для транслятора о расположении полей и их значении по умолчанию. Определить структуру — значит, дать указание транслятору выделить память и присвоить этой области памяти символическое имя. Описать структуру в программе можно только один раз, а определить — любое количество раз. Описание шаблона структуры Описание шаблона структуры имеет следующий синтаксис:
Здесь < описание полей> представляет собой последовательность директив описания данных db, dw, dd, dq и dt. Их операнды определяют размер полей и, при необходимости, начальные значения. Этими значениями будут, возможно, инициализироваться соответствующие поля при определении структуры. Как мы уже отметили при описании шаблона, память не выделяется, так как это всего лишь информация для транслятора. Местоположение шаблона в программе может быть поизвольным, но, следуя логике работы однопроходного транслятора, он должен быть расположен до того места, где определяется переменная с типом данной структуры. То есть при описании в сегменте данных переменной с типом некоторой структуры ее шаблон необходимо поместить в начале сегмента данных либо перед ним. Рассмотрим работу со структурами на примере моделирования базы данных о сотрудниках некоторого отдела. Для простоты, чтобы уйти от проблем преобразования информации при вводе, условимся, что все поля символьные. Определим структуру записи этой базы данных следующим шаблоном: Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-28; Просмотров: 781; Нарушение авторского права страницы