汇编宏的使用
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MASM宏使用总结
导语
MASM(Macro Assembler)是由微软公司提供的汇编工具,虽然有些年头了,但是仍然存在于 这样比较新的工具中。有很多汇编教科书以这个为对象,讲述了如何用汇编去设计一个程序,作为计算机科学系学生的基础课。但是,讲述的内容大体上还是停留在5.1版,而且停留在DOS的时代。虽然提到了win32下的汇编,但是并没有放在首要的位置。另一个被忽视的是作为MASM最大特色的宏,怎么去看待汇编工具中提供的强大的宏,以及怎么和在什么场合下使用宏,语焉不详。本文是作者在大量使用MASM宏,搭建了一个汇编环境下的OOP系统后,作的一个总结。
善用宏,能够减少重复编码,以及构建强大的功能,是重用代码,美化代码的一个有力的工具。宏在高级语言中是一个应该被极力避免的东西,在低级语言中确未必如此。
宏就是预处理
宏就是在代码被汇编成为obj文件之前进行的预处理。由于发生在汇编期(Assembly-Time, 和高级语言中的编译期是一个意思),所以不会给执行期带来负担,可以用作代码生成工具,设置和C++中的模板一样,用作meta-programming的工具。在MASM中宏可以分为两种:1、 Text Macro 2、Procedure (Function) Macro。第一种宏就是和#define pi 31415926这样的简单的文本替换的宏,第二种就是那种带参数,可以有局部变量,可以返回值这样的可以看作函数或者过程的宏。下面就先从Text Macro入手,看看如何使用简单的宏。
简单的文本宏
你可以给一个字符序列指定一个符号名,然后在源代码的其余部分用这个名字来代替这个字符序列。这个指定了名字的文本就是文本宏。说白了就是文本替换。用TEXTEQU来定义一个这样的宏。
name TEXTEQU
name TEXTEQU textvar
name TEXTEQU %numvar
我这里给出的使用说明和MASM Programmer Guide中给出的不大一样,但是这个更能说明问题。我在这儿只解释第一个用法,后面的用法将在讲了“汇编期变量”之后再讲。举一些使用的例子。
pi TEXTEQU <3.1416>
DWPTR TEXTEQU
arg1 TEXTEQU <[bp+4]>
然后在代码中就可以用pi这些名字来代替3.1416这些。<>表示他们是字符串,如果把不加<> 则会把你给出的字符串当作一个汇编期的文本变量来进行求值,而这样的话会出错的。
汇编期的变量与常量
这个几个东西其实都有自己的名字,其实按照用法来说就是汇编期的常量与变量的意思。比如Text Macro(对,就是前面的文本宏)用作汇编期的文本常量,Name Assignment用作汇编期的数值变量。
定义汇编期常量
什么是汇编期常量呢?其实也就是常量的意思,因为无论在编译期还是执行期它都是静态的
,一旦定义之后其值不能改变。回忆在C中,你用#define来定义常量。但是#define可以改变一个宏所等于的值,也就是说常量与否需要你的维护(编译器会给出一个警告)。在MASM 中有一个关键字专门用来定义常量,尝试改变常量的值会得到一个错误提示。
name EQU expression
name EQU
第一个是用作定义个“数值”常量,第二个是用作定义“文本”常量。以后要特别区分开文本和数值。
定义汇编期文本变量
汇编期文本变量是对“text macro”的另外一个看法。其实它们是同一个事情。当你定义了一个文本宏之后,你可以把那个宏名看作汇编期文本变量的名字,被宏名替换的文本内容作为变量的文本值。
那么前面说过的第二种用法:name TEXTEQU textvar就很好理解了。就是让把一个文本变量赋给另一个文本变量。比如:
talent TEXTEQU
taowen TEXTEQU talent
第一行定义了一个名字为talent的汇编期文本变量,第二行把talent的值赋给了名为 taowen的变量。从结果上看这个和:
talent TEXTEQU
taowen TEXTEQU
是一样的,但是第二种做法是先因为文本宏替换的作用把talent变成了genius。实际的效果是这样的:
taowen TEXTEQU
显示文本变量的内容
在C中经常用printf,在运行期显示一些变量的内容来进行调试。而在MASM中则用echo来在汇编期显示文本变量的内容。
china TEXTEQU
%echo china
这样会在汇编时的命令行中出现great country。如果你把%号去掉,则显示的是china。你应该可以推测出%是干什么的了,就是对一个变量进行求值。
定义汇编期数值变量
常量有两种那么变量也应该有两种。这里就介绍汇编期数值变量的用法。
name = expression
expression是一个数值表达式,比如:
val = 3+4
此时val就是一个数值变量,其值为7。你也可以这么写:
valexp TEXTEQU <3+4>
val = valexp
看上去好像式把一个文本变量赋给了数值变量,进行了类型转换(呵呵,效果是一样的)。其实实际上是把3+4写到了valexp处,因为文本宏进行了文本替换。
把数值变量赋给文本变量
前面我们看到了如何“把文本变量赋给数值变量”,那么反过来呢?
val = 3+4
valexp TEXTEQU val
结果是提示错误:STest.asm(15) : error A2051: text item required。汇编器说需要文本项,那么我们加上<>就好了。
val = 3+4
valexp TEXTEQU
用%echo valexp检查一下你就会发现,并不是如你所愿的显示的是7,而是val。这个是因为<>使得汇编器认为val是一个字符串,由于数值变量不是文本替换的宏,并不会把val替换为7,所以当然显示的是val。正确的做法是:
val = 3+4
valexp TEXTEQU %val
%号和前面的用法一样,是用作求值。回忆一开始介绍的文本宏的用法中的第三条就是: name TEXTEQU %numvar。这个用法就是让一个数值变量的值赋给文本变量,经常用作显示一个数值变量的值。调试的时候这么写。
pi = 3.1415926
temp TEXTEQU %pi
%echo temp
这个是一个很重要的调试技巧。
宏过程和宏函数
前面从简单的文本宏引出汇编期的常量与变量。如果仅仅是用在宏外的代码中,一个文本宏作一些简单的替换就足够了。它们更多的是用在复杂的宏中,这些宏可以看作过程和函数。同汇编期的变量一样,它们是用在汇编期的。
下面将不再把text macro视为宏,而把它视为文本变量。宏直接指宏过程或者宏函数。宏过程是不带返回值的宏,而宏函数是带返回值的宏。它们都可以带参数,也都可以有局部变量。其实可以统一的成为宏函数,或者汇编期函数
用如下的格式创建一个简单的宏
name MACRO
statements
ENDM
statements中可以进行判断或者循环,可以说是非常的全功能。但是汇编期的函数和执行期的函数是很不一样的,一个是发生在汇编期的预处理,另一个是把执行期的执行位置改变,执行一段代码之后返回。
clear_eax_m MACRO
xor eax, eax
ENDM
clear_eax_p Proc
xor eax, eax
ret
clear_eax_p Endp
关于这个两者的区别,我假定你已经理解了,如果不理解可以参考任何一本汇编教科书,上面有完整的汇编代码说明为什么不同。
给宏传递参数
参数对于函数的重要性不言而喻,对于宏的参数如下定义。
name MACRO parameterlist
statements
ENDM
简单情况下,对于parameterlist就是参数名字用,号格开,比如:
clear_reg MACRO reg
xor reg, reg
ENDM
调用的时候,用这种格式:
clear_reg eax
对于宏过程,这个是唯一的调用格式。
参数的传递和执行期的函数的参数传递也是很不一样的。参数是被直接替换的。你可以作这么一个试验:
TestMacro MACRO param
echo param
%echo param
ENDM
TextVar TEXTEQU
TestMacro TextVar
输出的结果是TextVar和Hello。到底是怎么回事就不用我多说了。你甚至可以进一步测试:
TestMacro MACRO param
param TEXTEQU
ENDM
TextVar TEXTEQU
TestMacro TextVar
%echo TextVar
输出的结果是How are you。可见所谓的参数不过就是替换。参数名会被引数名给替换(引数就是调用时候传递过去的那些参数)。由于MASM中宏这个系统中,所有的这些变量名的符号都是在一个共同的空间之中(呵呵,怎么听起来像数学术语?),都是全局的东西。
对于参数可以进行一些限定修饰,比如让你调
用的时候一定要传递这个参数:
Clear_reg MACRO reg:REQ
xor reg, reg
ENDM
或者指定一个缺省值:
Clear_reg MACRO reg:=
xor reg, reg
ENDM
或者让参数个数成为一个变数。
Clear_reg MACRO regs:VARARG
FOR reg,
xor reg, reg
ENDM
ENDM
不过要注意的是VARARG修饰的参数必须是参数中的最后一个。
让宏返回一个值
宏过程和宏函数的区别在于是否有返回值。当然这里的返回值和执行期的函数的返回值也是很不一样的。执行期的函数是通过eax来传递返回值的。而这里,也不过是直接替换而已。返回值的语法是这样的:
EXITM textitem
一个宏函数可以有多个EXITM,就像C中的函数可以有多个return一样。不过必须返回值一致。看一个简单的例子
Who MACRO
EXITM
ENDM
%echo Who()
结果是显示taowen。如果把()去掉,则显示的是who。可见对于宏函数的调用一定要加上 ()。而调用宏过程则不能加()。看一个有趣的例子:
Who MACRO temp
%echo temp
ENDM
Who()
显示的结果是()。说明()被当作传递给宏过程的参数了。
可以比较随意的使用返回值,可以把返回值这么用。
Who MACRO
EXITM
ENDM
Who() TEXTEQU
这样就定义了汇编期文本变量,值为genius。可见宏函数可以用在任何文本变量可以出现的地方,很多地方可以把高级语言中函数中那些类推过来。
局部变量
宏中可以有局部变量,它看起来像局部的,实际上不过是一些名称上的小技巧。
对于局部变量有两点事实:1、在函数外无法访问,2、在对函数的不同次的调用中其值应该不受前次调用的影响。
TestMacro MACRO
LOCAL LocalVar
%echo LocalVar
LocalVar TEXTEQU
ENDM
如果对于函数的调用每次之间会互相影响,那么这么调用:
TestMacro
TestMacro
第一次会产生一个未定义变量的错误,而第二次就会输出Hello。事实上,由于LocalVar 是LOCAL的。所以两次都是未定义错误。这个就体现了局部变量的多次调用的独立性。
下面我们来揭穿局部变量的底牌。不用我多叙述,直接看看这个你就明白了:
TestMacro MACRO
LOCAL LocalVar
echo LocalVar
ENDM
TestMacro
TestMacro
输出的结果是:??0000与??0001。这个就是局部变量的实际名字。局部变量就是通过怪怪的名字让外部无法访问(你不知道它是什么名字),然后在每次展开同一个宏的时候用不同的名字替换局部变量的名字,使得多次调用之间不会互相影响。
其实你可以试验一下这个:
??0000 TEXTEQU
TestMacro MACRO
LOCAL LocalVar
%echo LocalVar
ENDM
TestMacro
显示的结果是Hello,这样就在一个宏过程(函数)的外部访问了局
部变量。
文本操作
MASM内置了两套文本操作功能,一个是宏函数,另一个是Directive。功能是一样的,但是提供了表达上的灵活性。
name CATSTR [[textitem1 [[, textitem2]] ...]]
name INSTR [[position,]] textitem1, textitem2
name SIZESTR textitem
name SUBSTR textitem, position [[, length]]
这一套是Directive,作用分别是:连接文本,查找子文本,获得文本长度,取子文本。
@CatStr( string1 [[, string2...]] )
@InStr( [[position]], string1, string2 )
@SizeStr( string )
@SubStr( string, position [[, length]] )
这一套是宏函数。用一个例子显示两套其实是一样的:
taowen TEXTEQU @CatStr(
%echo taowen
taowen CATSTR
%echo taowen
可以看到两个例子输出的都是He is genius。有两点需要注意:1、@CatStr这样的宏函数可以作为左值,被用来赋值。2、@CatStr这样的宏函数对于参数并不自动求值,当行为和你想的不一样的时候,加上%。
对于具体的使用不是很难,试验一下就可以知道了。一点就是第一个字符的索引是1,而不是C中的0。
%与求值
%可能是最难使用的语法了。一般就是行为和你想的不一样的时候,加上%试验一下。%与 <>与!等,构成了一团糟。
一般情况下,你不用%号。用%可以把数值变量转变为文本变量。可以用%号强制取出文本的值。比如:
Index = 0
NameT CATSTR
%NameT TEXTEQU
%echo Person0
先对Index用%就是把数值变成文本,第二个%就是把NameT变成Person0。这里也演示了一个产生变量名的很重要的技巧,只要把Index进行一些递增,就能够构建一个变量的数组了。
<>可以一定程度上放置被求值,不过大部分情况下由于文本宏的替换不受影响,所以仍然取到的是替换后的值。!用来取消符号原有的意思。比如:
Symbol CATSTR
%echo Symbol
输出的结果是Go, Go。如果不加!则,号会导致错误。有趣的是如果你在第二个Go后面加上 !本来应该是Go, Go!。结果确实一个缺少右尖括号的错误,原来是!把>的原有意思变化了,不再表示结束了。如果你这样:
Symbol CATSTR
%echo Symbol
得出的就是Go, Go>。看出来是怎么回事了吧。要产生!,就这么写:
Symbol CATSTR
%echo Symbol
关于什么时候用<>什么时候不用,我的看法是最好能用<>就用<>。具体为什么,是因为能够加大适用范围。
在宏中进行循环
循环有四种:WHILE,REPEAT,FOR,FORC。语法如下:
WHILE expression
statements
ENDM
REPEAT expression
statements
ENDM
FOR parameter [[:REQ | :=default]] ,
statements
ENDM
FORC parameter,
statements
ENDM
WHILE与REPEAT从
用法到效果是一样的,至少我认为是一样的。expression要求值为一个数值,可以用EQ(等于),LT(小于)这些判断Operator来比较数值。
I = 0
WHILE I LT 10
Temp TEXTEQU %I
%echo Temp
I = I + 1
ENDM
输出的结果就是0一直到9。
FOR与FORC是专门用途的循环,一个是用于取得一个参数列表中的各个参数,另一个是逐个取出一个字符串中的每个字符。各举两个例子就可以明白:
TestMacro MACRO params:VARARG
FOR param,
%echo param
ENDM
ENDM
TestMacro arg1, arg2, arg3
显示的结果是arg1然后是arg2然后是arg3。
FORC char,
%echo char
ENDM
分别显示的是H和e和l和l和o。
在宏中进行判断
判断很简单了,不过有很多种IF,IFDEF,IFIDN,IFE,IFNDEF,IFDIF。使用上没有什么值得注意的都比较简单。分别是判断数值,判断符号是否定义,判断两个文本是否一致。
关于宏还有定义在宏中的宏,OPATTR, SIZEOF, LENGTHOF, 等等许多比较高级的东西。不过我相信有前面讲述的基础,这些东西的使用不过是查查手册的事情。