Assembly Language for Intel-Based Computers, 5 th Edition Chapter 8: procedimentos avançados (c) Pearson Education, 2006-2007. All rights reserved. You.

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1 Assembly Language for Intel-Based Computers, 5 th Edition Chapter 8: procedimentos avançados (c) Pearson Education, 2006-2007. All rights reserved. You may modify and copy this slide show for your personal use, or for use in the classroom, as long as this copyright statement, the author's name, and the title are not changed. Slides prepared by Kip R. Irvine Revision date: June 4, 2006 Kip R. Irvine

2 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 2 índice Stack Frames Recursão INVOKE, ADDR, PROC e PROTO MACROS

3 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 3 Stack Frames Parâmetros de pilha Variáveis locais Instruções ENTER e LEAVE Diretiva LOCAL Procedimento WriteStackFrame Seção seguinte

4 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 4 Parâmetros de pilha Mais conveniente que parâmetros de registradores Duas possíveis formas de chamar DumpMem. Qual é a mais fácil? pushad mov esi,OFFSET array mov ecx,LENGTHOF array mov ebx,TYPE array call DumpMem popad push TYPE array push LENGTHOF array push OFFSET array call DumpMem

5 Web siteWeb site ExamplesExamples 5 Stack Frame Também conhecido como activation record Área da pilha destinada para o endereço de retorno, passagem de parâmetros, registradores salvos,e variáveis locais Criado pelos seguintes passos: O programa chamador salva os argumentos na pilha e chama o procedimento. O procedimento chamado salva EBP na pilha e carrega o valor de ESP em EBP. EBP passa a ser base para os parâmetros do procedimento chamado. Se variáveis locais são necessárias, uma constante é subraída de ESP para abrir espaço na pilha.

6 Web siteWeb site ExamplesExamples 6 Acesso explícito a parâmetros de pilha Um procedimento pode acessar explicitamente parâmetros de pilha usando offset constante em EBP 1. Exemplo: [ebp + 8] EBP é chamado de base pointer ou frame pointer porque contem o endereço da base do stack frame. EBP não muda de valor durante a execução do procedimento. EBP deve ser restaurado com seu valor original quando o procedimento termina. 1 BP in Real-address mode

7 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 7 Instrução RET Retorna da subrotina Recupera (Pop) o ponteiro de instrução (EIP ou IP). O controle é transferido para o endereço recuperado. Sintaxe: RET RET n Operando opcional n causa pop de n bytes da pilha após EIP (ou IP) receber o endereço de retorno.

8 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 8 Exemplo de Stack Frame.data sum DWORD ?.code push 6 ; second argument push 5 ; first argument call AddTwo; EAX = sum mov sum,eax; save the sum AddTwo PROC push ebp mov ebp,esp.

9 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 9 AddTwo Procedure (1 de 2) AddTwo PROC, val1:DWORD, val2:DWORD mov eax,val1 add eax,val2 ret AddTwo ENDP Reescrevendo AddTwo Procedure

10 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 10 AddTwo Procedure (2 de 2) AddTwo PROC, val1:DWORD, val2:DWORD push ebp mov ebp, esp mov eax,val1 add eax,val2 leave ret 8 AddTwo ENDP MASM gera o seguinte código quando é montado AddTwo (do slide anterior): mov esp,ebp pop ebp A instrução LEAVE resume-se em: AddTwo PROC, val1:DWORD, val2:DWORD mov eax,val1 add eax,val2 AddTwo ENDP

11 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 11 Passando Argumentos por Referência (1 de 2) O procedimento ArrayFill preenche um vetor com inteiros aleatórios de 16-bits O programa chamador passa o endereço do vetor, e o número de elementos:.data count = 100 array WORD count DUP(?).code push OFFSET array push COUNT call ArrayFill

12 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 12 Passando Argumentos por Referência (2 de 2) ArrayFill PROC push ebp mov ebp,esp pushad mov esi,[ebp+12] mov ecx,[ebp+8]. ESI aponta para o início do vetor, para facilitar o uso de um loop para acessar cada elemento. View the complete program.View the complete program ArrayFill pode referenciar um vetor sem saber o nome :

13 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 13 Variáveis locais Para criar variáveis locais explicitamente, subtrair o seu tamanho de ESP. O seguinte exemplo cria e inicializa duas variáveis locais de 32-bits( locA e locB): MySub PROC push ebp mov ebp,esp sub esp,8 mov [ebp-4],123456h; locA mov [ebp-8],0; locB.

14 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 14 Instrução LEA A instrução LEA retorna os offsets dos operandos Mais genérico que o operador OFFSET que pode retornar somente offsets de constantes. LEA é requerida para a obtenção de offset de um parâmetro de pilha ou variável local. Por exemplo: CopyString PROC, count:DWORD LOCAL temp:BYTE mov edi,OFFSET count; invalid operand mov esi,OFFSET temp; invalid operand lea edi,count; ok lea esi,temp; ok

15 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 15 Sua vez... Criar um procedimento Difference que subtrai o primeiro argumento do segundo. Exemplo: push 14; first argument push 30; second argument call Difference; EAX = 16 Difference PROC push ebp mov ebp,esp mov eax,[ebp + 8]; second argument sub eax,[ebp + 12]; first argument pop ebp ret 8 Difference ENDP

16 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 16 Classificação de parâmetros Parâmetro de entrada é um dado passado do programa chamador para o procedimento. O procedimento chamado não modifica o parâmetro. A modificação é confinada somente dentro do procedimento. Um parâmetro de entrada-saída é um ponteiro para uma variável contendo uma entrada que será usada e modificada pelo procedimento. A variável passada pelo programa chamador é modificada. Um parâmetro de saída é criado passando um ponteiro a uma variável quando um procedimento é chamado. O procedimento não usa o valor existente na variável, mas coloca um novo valor antes do retorno.

17 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 17 Exemplo: trocando dois inteiros Swap PROC USES eax esi edi, pValX:PTR DWORD,; pointer to first integer pValY:PTR DWORD; pointer to second integer mov esi,pValX; get pointers mov edi,pValY mov eax,[esi]; get first integer xchg eax,[edi]; exchange with second mov [esi],eax; replace first integer ret Swap ENDP O procedimento Swap troca valores de dois inteiros de 32 bits. pValX e pValY não trocam valores, mas os inteiros que eles apontam são modificados.

18 Web siteWeb site ExamplesExamples 18 ENTER e LEAVE Instrução ENTER cria um stack frame para um procedimento chamado : tem dois operandos sendo o primeiro o número de bytes e o segundo o nível de aninhamento (nesting level) salva EBP na pilha e novo EBP aponta para a base do stack frame Reserva espaço para variáveis locais Exemplo: MySub PROC enter 8,0 Equivale a: MySub PROC push ebp mov ebp,esp sub esp,8

19 Web siteWeb site ExamplesExamples 19 Diretiva LOCAL Uma variável local é criada, usada, e destruída dentro de um procedimento A diretiva LOCAL declara uma lista de variáveis locais Segue imediatamente à diretiva PROC É atribuído um tipo a cada variável Sintaxe: LOCAL varlist Exemplo: LOCAL substitui ENTER, atribuindo nomes às variáveis locais MySub PROC LOCAL var1:BYTE, var2:WORD, var3:SDWORD

20 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 20 Exemplo de LOCAL (1 de 2) BubbleSort PROC LOCAL temp:DWORD, SwapFlag:BYTE... ret BubbleSort ENDP BubbleSort PROC push ebp mov ebp,esp add esp,0FFFFFFF8h; add -8 to ESP... mov esp,ebp pop ebp ret BubbleSort ENDP MASM gera o seguinte código:

21 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 21 Exemplo de LOCAL (2 de 2) Diagrama do stack frame para o procedimento BubbleSort:

22 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 22 Variáveis locais Non-Doubleword Variáveis locais podem ser de diferentes tamanhos Como são criadas numa pilha com a diretiva LOCAL: 8-bit: no próximo byte da pilha 16-bit: no próximo word da pilha 32-bit: no próximo doubleword da pilha

23 Web siteWeb site ExamplesExamples 23 Local Byte Variable Example1 PROC LOCAL var1:BYTE mov al,var1 ; [EBP - 1] ret Example1 ENDP

24 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 24 Procedimento WriteStackFrame Mostra o conteúdo do stack frame corrente Protótipo: WriteStackFrame PROTO, numParam:DWORD, ; number of passed parameters numLocalVal: DWORD, ; number of DWordLocal variables numSavedReg: DWORD ; number of saved registers

25 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 25 Exemplo de WriteStackFrame main PROC mov eax, 0EAEAEAEAh mov ebx, 0EBEBEBEBh INVOKE aProc, 1111h, 2222h exit main ENDP aProc PROC USES eax ebx, x: DWORD, y: DWORD LOCAL a:DWORD, b:DWORD PARAMS = 2 LOCALS = 2 SAVED_REGS = 2 mov a,0AAAAh mov b,0BBBBh INVOKE WriteStackFrame, PARAMS, LOCALS, SAVED_REGS

26 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 26 Seção seguinte Stack Frames Recursão INVOKE, ADDR, PROC e PROTO MACROS

27 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 27 Recursão O que é recursão? Calcular recursivamente uma soma Cálculo de um Fatorial

28 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 28 O que é recursão? Um processo criado quando... Um procedimento chama a si próprio Procedimento A chama procedimento B, que por sua vez chama o procedimento A Usando um grafo em que cada nó é um procedimento e cada aresta é uma chamada de procedimento, a recursão forma um ciclo:

29 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 29 Calcular recursivamente uma soma CalcSum PROC cmp ecx,0; check counter value jz L2; quit if zero add eax,ecx; otherwise, add to sum dec ecx; decrement counter call CalcSum; recursive call L2: ret CalcSum ENDP O procedimento CalcSum calcula recursivamente a soma de um vetor de inteiros. Recebe: ECX = count. Retorna: EAX = sum Stack frame:

30 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 30 Calculando um fatorial (1 de 3) int function factorial(int n) { if(n == 0) return 1; else return n * factorial(n-1); } Esta função calcula o fatorial do inteiro n. Um novo valor de n é salvo em cada stack frame: A cada retorno de uma chamada recursiva, o produto que retorna é multiplicado pelo valor prévio de n.

31 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 31 Calculando um fatorial (2 de 3) Factorial PROC push ebp mov ebp,esp mov eax,[ebp+8]; get n cmp eax,0; n < 0? ja L1; yes: continue mov eax,1; no: return 1 jmp L2 L1:dec eax push eax; Factorial(n-1) call Factorial ; Instructions from this point on execute when each ; recursive call returns. ReturnFact: mov ebx,[ebp+8] ; get n mul ebx ; eax = eax * ebx L2:pop ebp; return EAX ret 4; clean up stack Factorial ENDP

32 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 32 Calculando um fatorial (3 de 3) Supondo o cálculo de 12! O diagrama mostra os primeiros stack frames criados por chamadas recursivas a Factorial Cada chamada recursiva usa 12 bytes do espaço de pilha.

33 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 33 Seção seguinte Stack Frames Recursão INVOKE, ADDR, PROC e PROTO MACROS

34 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 34 INVOKE, ADDR, PROC e PROTO Diretiva INVOKE Operador ADDR Diretiva PROC Diretiva PROTO Classificação de Parâmetros Exemplo: troca de dois inteiros

35 Web siteWeb site ExamplesExamples 35 Diretiva INVOKE A diretiva INVOKE é uma poderosa substituição para a instrução CALL que permite a passagem de múltiplos argumentos Sintaxe: INVOKE procedureName [, argumentList] ArgumentList é uma lista opcional delimitada por vírgula de argumentos de procedimento Argumentos podem ser: Valores imediatos e expressões inteiras Nomes de variáveis Endereços e expressões ADDR Nomes de registradores

36 Web siteWeb site ExamplesExamples 36 Exemplos de INVOKE.data byteVal BYTE 10 wordVal WORD 1000h.code ; direct operands: INVOKE Sub1,byteVal,wordVal ; address of variable: INVOKE Sub2,ADDR byteVal ; register name, integer expression: INVOKE Sub3,eax,(10 * 20) ; address expression (indirect operand): INVOKE Sub4,[ebx]

37 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 37 Operador ADDR.data myWord WORD ?.code INVOKE mySub,ADDR myWord Retorna um ponteiro de uma variável: Exemplo:

38 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 38 Diretiva PROC (1 de 2) A diretiva PROC declara um procedimento com uma lista opcional de parâmetros. Sintaxe: label PROC paramList paramList é uma lista de parâmetros separados por vírgulas. Cada parâmetro tem a seguinte sintaxe: paramName : type type deve ser um dos tipos padrões (BYTE, SBYTE, WORD, etc.), ou um ponteiro a um desses tipos.

39 Web siteWeb site ExamplesExamples 39 Diretiva PROC (2 de 2) Os formatos alternativos permitem lista de parâmetros serem em uma ou mais linhas separadas: label PROC, paramList Os parâmetros podem ser na mesma linha... param-1:type-1, param-2:type-2,..., param-n:type-n Ou podem ser em linhas separadas: param-1:type-1, param-2:type-2,..., param-n:type-n comma required

40 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 40 Procedimento AddTwo (1 de 2) AddTwo PROC, val1:DWORD, val2:DWORD mov eax,val1 add eax,val2 ret AddTwo ENDP O procedimento AddTwo recebe dois inteiros e retorna a soma em EAX.

41 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 41 Exemplos de PROC (2 de 3) FillArray PROC, pArray:PTR BYTE, fillVal:BYTE arraySize:DWORD mov ecx,arraySize mov esi,pArray mov al,fillVal L1:mov [esi],al inc esi loop L1 ret FillArray ENDP FillArray recebe um ponteiro a um vetor de bytes, um único byte que é copiado a cada elemento do vetor, e o tamanho do vetor.

42 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 42 Exemplos de PROC (3 de 3) ReadFile PROC, pBuffer:PTR BYTE LOCAL fileHandle:DWORD... ReadFile ENDP Swap PROC, pValX:PTR DWORD, pValY:PTR DWORD... Swap ENDP

43 Web siteWeb site ExamplesExamples 43 Diretiva PROTO Cria um protótipo de procedimento Sintaxe: label PROTO paramList Todo procedimento chamado pela diretiva INVOKE deve ter um protótipo Uma definição de procedimento completa pode também servir como o próprio protótipo

44 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 44 Diretiva PROTO Configuração padrão: PROTO aparece no topo da listagem do programa, INVOKE aparece no segmento de código, e a implementação do procedimento ocorre depois. MySub PROTO ; procedure prototype.code INVOKE MySub ; procedure call MySub PROC ; procedure implementation. MySub ENDP

45 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 45 Exemplo de PROTO Protótipo para o procedimento ArraySum, mostrando a sua lista de parâmetros: ArraySum PROTO, ptrArray:PTR DWORD,; points to the array szArray:DWORD; array size

46 Web siteWeb site ExamplesExamples 46 Seção seguinte Stack Frames Recursão INVOKE, ADDR, PROC e PROTO MACROS

47 Web siteWeb site ExamplesExamples 47 Macros Introducing Macros Defining Macros Invoking Macros Macro Examples

48 Web siteWeb site ExamplesExamples 48 Introducing Macros A macro 1 is a named block of assembly language statements. Once defined, it can be invoked (called) one or more times. During the assembler's preprocessing step, each macro call is expanded into a copy of the macro. The expanded code is passed to the assembly step, where it is checked for correctness. 1 Also called a macro procedure.

49 Web siteWeb site ExamplesExamples 49 Defining Macros A macro must be defined before it can be used. Parameters are optional. Each parameter follows the rules for identifiers. It is a string that is assigned a value when the macro is invoked. Syntax: macroname MACRO [parameter-1, parameter- 2,...] statement-list ENDM

50 Web siteWeb site ExamplesExamples 50 mNewLine Macro Example mNewLine MACRO; define the macro call Crlf ENDM.data.code mNewLine; invoke the macro This is how you define and invoke a simple macro. The assembler will substitute "call crlf" for "mNewLine".

51 Web siteWeb site ExamplesExamples 51 mPutChar Macro mPutchar MACRO char push eax mov al,char call WriteChar pop eax ENDM Writes a single character to standard output. Definition:.code mPutchar 'A' Invocation: 1push eax 1mov al,'A' 1call WriteChar 1pop eax Expansion: viewed in the listing file

52 Web siteWeb site ExamplesExamples 52 Invoking Macros (1 of 2) When you invoke a macro, each argument you pass matches a declared parameter. Each parameter is replaced by its corresponding argument when the macro is expanded. When a macro expands, it generates assembly language source code. Arguments are treated as simple text by the preprocessor.

53 Web siteWeb site ExamplesExamples 53 Invoking Macros (2 of 2) Relationships between macros, arguments, and parameters:

54 Web siteWeb site ExamplesExamples 54 mWriteStr Macro (1 of 2) mWriteStr MACRO buffer push edx mov edx,OFFSET buffer call WriteString pop edx ENDM.data str1 BYTE "Welcome!",0.code mWriteStr str1 Provides a convenient way to display a string, by passing the string name as an argument.

55 Web siteWeb site ExamplesExamples 55 mWriteStr Macro (2 of 2) 1push edx 1mov edx,OFFSET str1 1call WriteString 1pop edx The expanded code shows how the str1 argument replaced the parameter named buffer: mWriteStr MACRO buffer push edx mov edx,OFFSET buffer call WriteString pop edx ENDM

56 Web siteWeb site ExamplesExamples 56 mReadStr mReadStr MACRO varName push ecx push edx mov edx,OFFSET varName mov ecx,(SIZEOF varName) - 1 call ReadString pop edx pop ecx ENDM.data firstName BYTE 30 DUP(?).code mReadStr firstName The mReadStr macro provides a convenient wrapper around ReadString procedure calls.

57 Web siteWeb site ExamplesExamples 57 mGotoXY mGotoxy MACRO X:REQ, Y:REQ push edx mov dh,Y mov dl,X call Gotoxy pop edx ENDM The mGotoXY macro sets the console cursor position by calling the Gotoxy library procedure. The REQ next to X and Y identifies them as required parameters.

58 Web siteWeb site ExamplesExamples 58 mDumpMem mDumpMem MACRO address, itemCount, componentSize push ebx push ecx push esi mov esi,address mov ecx,itemCount mov ebx,componentSize call DumpMem pop esi pop ecx pop ebx ENDM The mDumpMem macro streamlines calls to the link library's DumpMem procedure.

59 Web siteWeb site ExamplesExamples 59 mDump mDump MACRO varName:REQ, useLabel IFB EXITM ENDIF call Crlf IFNB mWrite "Variable name: &varName" ELSE mWrite " " ENDIF mDumpMem OFFSET varName, LENGTHOF varName, TYPE varName ENDM The mDump macro displays a variable, using its known attributes. If is nonblank, the name of the variable is displayed.

60 Web siteWeb site ExamplesExamples 60 mWrite mWrite MACRO text LOCAL string.data;; data segment string BYTE text,0;; define local string.code;; code segment push edx mov edx,OFFSET string call Writestring pop edx ENDM The mWrite macro writes a string literal to standard output. It is a good example of a macro that contains both code and data. The LOCAL directive prevents string from becoming a global label.

61 Web siteWeb site ExamplesExamples Irvine, Kip R. Assembly Language for Intel-Based Computers 5/e, 2007. 61 The End