0 写在前面

　　为了更深入的了解程序的实现原理，近期我学习了IBM-PC相关原理，并手工编写了一些x86汇编程序。

　　在2017年的计算机组成原理中，曾对MIPS体系结构及其汇编语言有过一定的了解，考虑到x86体系结构在目前的广泛应用，我通过两个月左右的时间对x86的相关内容进行了学习。

　　在《x86汇编语言实践》系列中（包括本篇、x86汇编语言实践（1）、x86汇编语言实践（3）、x86汇编语言实践（4）以及x86汇编语言复习笔记），我通过几个具体案例对x86汇编语言进行实践操作，并记录了自己再编写汇编代码中遇到的困难和心得体会，与各位学习x86汇编的朋友共同分享。

　　我将我编写的一些汇编代码放到了github上，感兴趣的朋友可以点击屏幕左上角的小猫咪进入我的github，或请点击这里下载源代码。

1 十进制输入输出的乘法练习

1-1 练习要点

  • 输入输出中断调用练习
  • 宏练习
  • 子程序编写与调用

1-2 实现思路

  • 数据区使用byte类型存放两个十进制乘数NUM1和NUM2
  • 输入采用宏GETNUM实现，从百位读到个位，调用乘法宏MULTI计算出NUM1和NUM2的值
  • 调用乘法宏MULTI计算出结果，并保存到RESULT，以便debug调试
  • 调用OUTPUT子程序进行输出，输出从RESULT中保存的结果
  • 其他对于输入输出的控制对输出结果进行改进

1-3 代码实现

  1.  STACK     SEGMENT    PARA    STACK
  2.          DW        100H DUP(?)
  3.  STACK    ENDS
  4.  
  5.  DATA    SEGMENT    PARA
  6.  NUM1     DB         ?
  7.  NUM2    DB         ?
  8.  RESULT  DW         ?
  9.  DATA     ENDS
  10.  
  11.  CODE     SEGMENT PARA
  12.          ASSUME    CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK
  13.  
  14.  GETNUM     MACRO
  15.          MOV     AH,
  16.          INT      21H
  17.          SUB     AL,30H
  18.          ENDM
  19.  
  20.  MULTI     MACRO    N1,N2
  21.          MOV     AL,N1
  22.          MOV     BL,N2
  23.          MUL     BL
  24.          ENDM
  25.  
  26.  DIVIDE     MACRO     N1,N2
  27.          MOV     AX,N1
  28.          MOV     BX,N2
  29.          XOR     DX,DX
  30.          DIV     BX
  31.          ENDM
  32.  
  33.  DISPNUM MACRO
  34.          PUSH     DX
  35.          MOV     AH,
  36.          MOV     DL,AL
  37.          ADD     DL,30H
  38.          INT     21H
  39.          POP     DX
  40.          ENDM
  41.  
  42.  INPUT     MACRO     NUM
  43.          GETNUM
  44.          MULTI     AL,
  45.          MOV     NUM,AL
  46.          GETNUM
  47.          MULTI     AL,
  48.          ADD     NUM,AL
  49.          GETNUM
  50.          ADD     NUM,AL
  51.          ENDM
  52.  
  53.  NEWLINE MACRO
  54.          MOV     AH,
  55.          MOV     DL,0DH
  56.          INT     21H
  57.          MOV     AH,
  58.          MOV     DL,0AH
  59.          INT     21H
  60.          ENDM
  61.  
  62.  OUTPUT     PROC
  63.          DIVIDE     AX,
  64.          DISPNUM
  65.          DIVIDE     DX,
  66.          DISPNUM
  67.          DIVIDE     DX,
  68.          DISPNUM
  69.          DIVIDE     DX,
  70.          DISPNUM
  71.          MOV     AL,DL
  72.          DISPNUM
  73.          RET
  74.  OUTPUT     ENDP
  75.  
  76.  MAIN    PROC     FAR
  77.          MOV     AX,DATA
  78.          MOV     DS,AX
  79.          ;get num1
  80.          INPUT     NUM1
  81.          ;getchar
  82.          GETNUM
  83.          XOR     AX,AX
  84.          ;get num2
  85.          INPUT     NUM2
  86.          ;num1 * num2
  87.          MULTI     NUM1,NUM2
  88.          MOV     RESULT,AX
  89.          ;newline
  90.          NEWLINE
  91.          ;output result
  92.          MOV     AX,RESULT
  93.          CALL     OUTPUT
  94.  
  95.  EXIT:    MOV     AX,4C00H
  96.          INT     21H
  97.  MAIN     ENDP
  98.  
  99.  CODE     ENDS
  100.          END     MAIN

1-4 实现效果截图

经验证，发现输出结果符合预期。

2 字符串操作与跳转表练习

2-1 练习要点

  • 字符串的操作，包括：字符串的拼接、比较、查找
  • 子程序调用与宏
  • 跳转表的使用

2-2 重点难点

  • 子程序调用需要对子程序中使用到的变量进行压栈处理，以免变量污染
  • 字符串操作通常都需要对ES:DI和DS:SI进行初始化
  • 宏的内容不能有标签

2-3 实现思路

  • 首先为输入和输出单独编写子程序，程序主体采用跳转表实现
  • 为每一个条件单独编写一个子程序，有4个条件，因此共需编写4个子程序

2-4 代码实现

  1.  STACK     SEGMENT    PARA    STACK
  2.          DW        100H DUP(?)
  3.  STACK    ENDS
  4.  
  5.  DATA    SEGMENT    PARA
  6.      LEN        EQU
  7.      MSG1    DB        'INPUT OPRAND:',,,'$'    ;THE MSG TO OUTPUT
  8.      MSG2     DB         'INPUT STRING 1:',,,'$'
  9.      MSG3     DB         'INPUT STRING 2:',,,'$'
  10.      MSG4    DB        '<','$'
  11.      MSG5    DB        '=','$'
  12.      MSG6    DB        '>','$'
  13.      MSG7    DB        'S3=','$'
  14.      MSG8     DB         'INPUT A CHAR:',,,'$'
  15.      MSG9    DB         'CHAR FOUND IN STR1!',,,'$'
  16.      MSG10     DB         'CHAR NOT FOUND IN STR1!',,,'$'
  17.      STR1    DB        LEN-
  18.              DB        ?
  19.              DB        LEN DUP(?)
  20.      STR2    DB        LEN-
  21.              DB        ?
  22.              DB        LEN DUP(?)
  23.      STR3    DB        LEN-
  24.              DB        ?
  25.              DB        LEN DUP(?)
  26.      CHAR     DB        ?
  27.      OP         DB         ? ;THE OPRAND USER INPUT
  28.  DATA     ENDS
  29.  
  30.  CODE     SEGMENT PARA
  31.      ASSUME    CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK
  32.  
  33.      HINT     MACRO     MSG
  34.          LEA     DX,MSG ;OUTPUT MSG1
  35.          MOV     AH,09H
  36.          INT     21H
  37.          ENDM
  38.  
  39.      GETOP     MACRO
  40.          MOV     AH,
  41.          INT     21H
  42.          SUB     AL,30H
  43.          MOV     OP,AL
  44.          ENDM
  45.  
  46.      NEWLINE MACRO
  47.          PUSH     AX
  48.          PUSH     DX
  49.          MOV     AH,
  50.          MOV        DL,0DH
  51.          INT     21H
  52.          MOV     AH,
  53.          MOV     DL,0AH
  54.          INT     21H
  55.          POP     DX
  56.          POP     AX
  57.          ENDM
  58.  
  59.      GETCHAR MACRO
  60.          MOV        AH,
  61.          INT     21H
  62.          MOV     CHAR,AL
  63.          ENDM
  64.  
  65.      GETSTR1    PROC
  66.          MOV        DX,OFFSET STR1
  67.          MOV     AH,0AH
  68.          INT     21H
  69.          MOV        CL,STR1+
  70.          XOR     CH,CH
  71.          MOV     SI,OFFSET STR1+
  72.          LP1:    INC     SI
  73.          LOOP     LP1
  74.          MOV     BYTE PTR [SI],'$'
  75.          RET
  76.      GETSTR1 ENDP
  77.  
  78.      GETSTR2 PROC
  79.          MOV        DX,OFFSET STR2
  80.          MOV     AH,0AH
  81.          INT     21H
  82.          MOV        CL,STR2+
  83.          XOR     CH,CH
  84.          MOV     SI,OFFSET STR2+
  85.          LP2:INC     SI
  86.          LOOP     LP2
  87.          MOV     BYTE PTR [SI],'$'
  88.          RET
  89.      GETSTR2 ENDP
  90.  
  91.      STRCAT  PROC
  92.          PUSH     AX
  93.          CLD
  94.          CAT_LP1:LODSB
  95.          STOSB
  96.          CMP     AL,
  97.          JNZ     CAT_LP1
  98.          POP     AX
  99.          RET
  100.      STRCAT     ENDP
  101.  
  102.      P2_PUTEND    PROC
  103.          MOV     CL,STR1+            ;SET CX TO LEN FOR LOOP
  104.          ADD     CL,STR2+
  105.          XOR     CH,CH
  106.          MOV     SI,OFFSET STR3+  ;GET ACTUAL STRING
  107.          PLP2:     INC     SI
  108.          LOOP    PLP2
  109.          MOV     BYTE PTR [SI],'$'      ;PUT END TO STRING
  110.          RET
  111.      P2_PUTEND    ENDP
  112.      ;STRCMP
  113.      P1    PROC
  114.          PUSH     CX
  115.          CLD
  116.          PUSH     SI
  117.          MOV     CX,
  118.          SLP1:    LODSB
  119.          CMP     AL,00H
  120.          JZ         SLP1_1
  121.          INC     CX
  122.          JMP     SHORT SLP1
  123.          SLP1_1:    POP     SI
  124.          REPE     CMPSB
  125.          HINT     STR1+
  126.          JA         SL1
  127.          JB         SL2
  128.          HINT    MSG5
  129.          MOV     AL,
  130.          JMP     SHORT RETURN
  131.          SL1:    HINT    MSG6
  132.          MOV     AL,
  133.          JMP      SHORT RETURN
  134.          SL2:    HINT    MSG4
  135.          MOV     AL,
  136.          RETURN:    HINT     STR2+
  137.          POP     CX
  138.          RET
  139.      P1    ENDP
  140.      ;STRCAT(S1,S2)+STRCPY(S3,S1)
  141.      P2     PROC
  142.          ;STRCAT(S1,S2)
  143.          PUSH     AX
  144.          MOV     SI,OFFSET STR2+
  145.          MOV     CL,STR1+
  146.          XOR     CH,CH
  147.          MOV     DI,OFFSET STR1+
  148.          CATLP1: INC     DI
  149.          LOOP    CATLP1
  150.          CALL     STRCAT
  151.          ;STRCPY(S3,S1)
  152.          MOV     SI,OFFSET STR1+
  153.          MOV     DI,OFFSET STR3+
  154.          CALL     STRCAT
  155.          CALL     P2_PUTEND
  156.          HINT     MSG7
  157.          HINT     STR3+
  158.          POP     AX
  159.          RET
  160.      P2    ENDP
  161.      ;STRCAT(S2,S1)+STRCPY(S3,S2)
  162.      P2_2 PROC
  163.          ;STRCAT(S2,S1)
  164.          PUSH     AX
  165.          MOV     SI,OFFSET STR1+
  166.          MOV     CL,STR2+
  167.          XOR     CH,CH
  168.          MOV     DI,OFFSET STR2+
  169.          CATLP2: INC     DI
  170.          LOOP    CATLP2
  171.          CALL     STRCAT
  172.          ;STRCPY(S3,S1)
  173.          MOV     SI,OFFSET STR2+
  174.          MOV     DI,OFFSET STR3+
  175.          CALL     STRCAT
  176.          CALL     P2_PUTEND
  177.          HINT     MSG7
  178.          HINT     STR3+
  179.          POP     AX
  180.          RET
  181.      P2_2 ENDP
  182.      ;STRFIND
  183.      P3     PROC
  184.          HINT     MSG8
  185.          GETCHAR
  186.          NEWLINE
  187.          MOV        DI,OFFSET STR1+
  188.          MOV     CL,STR1+
  189.          XOR     CH,CH
  190.          MOV     AL,CHAR
  191.          CLD
  192.          REPNZ     SCASB
  193.          JZ         FOUND
  194.          HINT     MSG10
  195.          JMP        P3_RETURN
  196.          FOUND:    HINT MSG9
  197.          P3_RETURN:RET
  198.      P3    ENDP
  199.      ;SRTCMP+STRCAT+STRCPY
  200.      P4     PROC
  201.          MOV     SI,OFFSET STR1+
  202.          MOV     DI,OFFSET STR2+
  203.          CALL     P1
  204.          NEWLINE
  205.          CMP     AL,
  206.          JNE     LA41
  207.          CALL    P2
  208.          JMP     CONTINUE4
  209.          LA41:    CMP     AL,
  210.          JNE     LA42
  211.          CALL     P2
  212.          JMP     CONTINUE4
  213.          LA42:    CMP     AL,
  214.          JNE     CONTINUE4
  215.          CALL     P2_2
  216.          CONTINUE4:
  217.          RET
  218.      P4    ENDP
  219.  
  220.      SWITCH    PROC
  221.          CMP     OP,
  222.          JNE     LA1
  223.          MOV     SI,OFFSET STR1+
  224.          MOV     DI,OFFSET STR2+
  225.          CALL     P1
  226.          JMP        CONTINUE
  227.          LA1:    CMP     OP,
  228.          JNE     LA2
  229.          CALL     P2
  230.          JMP        CONTINUE
  231.          LA2:    CMP     OP,
  232.          JNE     LA3
  233.          CALL     P3
  234.          JMP        CONTINUE
  235.          LA3:    CMP     OP,
  236.          JNE     LAN
  237.          CALL     P4
  238.          JMP     CONTINUE
  239.          LAN:    HINT     MSG3
  240.          CONTINUE:RET
  241.      SWITCH     ENDP
  242.  
  243.      MAIN    PROC     FAR
  244.          MOV     AX,DATA
  245.          MOV     DS,AX
  246.          MOV         ES,AX
  247.  
  248.          ;input str1
  249.          HINT     MSG2
  250.          CALL     GETSTR1
  251.          NEWLINE
  252.          ;input str2
  253.          HINT     MSG3
  254.          CALL     GETSTR2
  255.          NEWLINE
  256.          ;input op
  257.          HINT     MSG1
  258.          GETOP
  259.          NEWLINE
  260.          ;SWITCH OP
  261.          CALL     SWITCH
  262.  
  263.          EXIT:    MOV     AX,4C00H
  264.          INT     21H
  265.      MAIN     ENDP
  266.  
  267.  CODE     ENDS
  268.          END     MAIN

2-5 运行结果

2-5-1 操作类型为1，即比较str1和str2的字典序

2-5-2 操作类型为2，即将str2拼接到str1后，并将整个串拷贝至str3

2-5-3 操作类型为3，即再输入一个字符char，判断char是否属于str1

2-5-4 操作类型为4，即比较str1和str2的字典序按降序进行拼接，并拷贝到str3

显然，运行结果符合预期。

3 字符串按字典序排序

3-1 练习要点

  • 字符串的操作，LODSB,STOSB,CMPSB,REPE等等
  • 各个字符串操作指令对PSW和SI,DI的影响
  • 子程序调用与宏
  • 冒泡排序算法
  • 复杂程序的调试

3-2 重点难点

  • 冒泡排序
  • 宏和子程序的编写时必须注意堆栈的维护，用到的变量必须压栈处理
  • 字符串交换的逻辑
  • 操作字符串的子程序必须对SI,DI压栈保存，因为会隐式修改SI,DI

3-3 实现思路

  • 调用输出子程序输出原单词表
  • 调用排序子程序
  • 调用输出子程序输出排序后的单词表

3-4 代码实现

  • 输出子程序中每输出一个单词，就将SI增加STR_LEN，循环输出TABLE_LEN次
  • 排序子程序采用冒泡，在相邻两单词比较时，将当前单词置于DS:SI，相邻下一单词置于ES:DI，并比较其字典序，若当前单词字典序较大，则调用交换子程序，并将标志位BX置0，表示这一趟外层循环排序有调整。当一趟外层循环排序无调整，则表示当前单词表有序，即可退出排序子程序。
  • 比较子程序要注意对SI的维护，以及REPE CMPSB的含义：当CX≠0且ZF=1时执行CMPSB，CMPSB返回SI和DI的比较结果，并将二者分别+1，CX为提前计算好的两字符串的长度。含义是，当两字符串的前若干位字符相同时，就继续向后比较，直到比较到长度的结尾，或出现不同时结束。后接JA,JB指令，根据比较结果进行跳转与执行相关逻辑。
  • 交换S1,S2的逻辑：S1->TMP , S2->S1 , TMP->S2。
  1.  STACK     SEGMENT    PARA    STACK
  2.          DW        100H DUP(?)
  3.  STACK    ENDS
  4.  
  5.  DATA    SEGMENT    PARA
  6.      TABLE_LEN    EQU
  7.      STR_LEN        EQU
  8.      TABLE     DB    'QIQI',20H,,'$'
  9.              DB     'CHEN',20H,,'$'
  10.              DB    'XIAN',20H,,'$'
  11.              DB    'QIQJ',20H,,'$'
  12.              DB    'XHAN',20H,,'$'
  13.              DB    'XIBN',20H,,'$'
  14.              DB    'XHQI',20H,,'$'
  15.              DB    'LOVE',20H,,'$'
  16.              DB    'SURE',20H,,'$'
  17.      TEMP    DB    STR_LEN DUP(?)
  18.      NEW_LINE    DB    0DH,0AH,'$'
  19.  DATA     ENDS
  20.  
  21.  CODE     SEGMENT PARA
  22.          ASSUME    CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK
  23.  
  24.  NEWLINE MACRO
  25.      PUSH     DX
  26.      PUSH    AX
  27.      MOV     DX,OFFSET NEW_LINE
  28.      MOV     AH,
  29.      INT     21H
  30.      POP     AX
  31.      POP     DX
  32.      ENDM
  33.  
  34.  OUTPUT     PROC
  35.      PART1:
  36.          MOV     CX,TABLE_LEN
  37.          MOV     SI,OFFSET TABLE
  38.      LP1:
  39.          MOV     DX,SI
  40.          MOV     AH,
  41.          INT     21H
  42.          ADD        SI,STR_LEN
  43.          LOOP    LP1
  44.          NEWLINE
  45.          RET
  46.  OUTPUT    ENDP
  47.  
  48.  COMP    PROC
  49.      COMPARE:
  50.          PUSH    SI
  51.          PUSH     CX
  52.          CLD
  53.          PUSH     SI
  54.          MOV     CX,
  55.      SLP1:
  56.          LODSB
  57.          CMP     AL,00H
  58.          JZ         SLP1_1
  59.          INC     CX
  60.          JMP     SHORT SLP1
  61.      SLP1_1:
  62.          POP     SI
  63.          REPE     CMPSB
  64.          JA         SL1
  65.          JB         SL2
  66.          MOV     AL,    ;SI=DI
  67.          JMP     SHORT RETURN
  68.      SL1:
  69.          MOV     AL,     ;SI>DI
  70.          JMP      SHORT RETURN
  71.      SL2:
  72.          MOV     AL,    ;SI<DI
  73.      RETURN:
  74.          POP     CX
  75.          POP     SI
  76.          RET
  77.  COMP    ENDP
  78.  
  79.  STRCPY     PROC
  80.      STRING_COPY:
  81.          PUSH    SI
  82.          PUSH     DI
  83.          PUSH     AX
  84.          CLD
  85.      CPY_LP1:
  86.          LODSB
  87.          STOSB
  88.          CMP     AL,
  89.          JNZ        CPY_LP1
  90.          POP     AX
  91.          POP     DI
  92.          POP        SI
  93.          RET
  94.  STRCPY     ENDP
  95.  
  96.  EXCHG    PROC
  97.      EXCHANGE:
  98.          PUSH     SI
  99.          PUSH     DI
  100.  
  101.          MOV     DI,OFFSET TEMP
  102.          CALL     STRCPY
  103.  
  104.          MOV        DI,SI
  105.          ADD     SI,STR_LEN
  106.          CALL     STRCPY
  107.  
  108.          MOV     DI,SI
  109.          MOV     SI,OFFSET TEMP
  110.          CALL     STRCPY
  111.          POP     DI
  112.          POP     SI
  113.          RET
  114.  EXCHG    ENDP
  115.  
  116.  SORT    PROC
  117.      PART2:
  118.          MOV        CX,TABLE_LEN
  119.          DEC        CX
  120.      LP2:
  121.          MOV     BX,
  122.          MOV     SI,OFFSET TABLE
  123.          PUSH    CX
  124.  
  125.      LP2_1:
  126.          MOV     AX,SI
  127.          ADD     AX,STR_LEN
  128.          MOV        DI,AX
  129.          CALL     COMP
  130.          CMP     AL,
  131.          JBE        CONTINUE
  132.          CALL     EXCHG
  133.          MOV        BX,
  134.      CONTINUE:
  135.          ADD     SI,STR_LEN
  136.          LOOP     LP2_1
  137.  
  138.          POP     CX
  139.          DEC     CX
  140.          CMP        BX,
  141.          JZ         SORT_RETURN
  142.          JMP        SHORT LP2
  143.      SORT_RETURN:
  144.          RET
  145.  SORT     ENDP
  146.  
  147.  MAIN    PROC     FAR
  148.      MAIN_PART:
  149.          MOV     AX,DATA
  150.          MOV     DS,AX
  151.          MOV     ES,AX
  152.          ;DISPLAY ORIGIN TABLE
  153.          CALL    OUTPUT
  154.          ;SORT
  155.          CALL     SORT
  156.          ;DISPLAY ORDERED TABLE
  157.          CALL     OUTPUT
  158.  
  159.      EXIT:
  160.          MOV     AX,4C00H
  161.          INT     21H
  162.  MAIN     ENDP
  163.  
  164.  CODE     ENDS
  165.          END     MAIN

3-5 运行结果

在DATA段预置字典如下图所示

编译、链接并执行程序，得到结果如下，第一行为元单词表，第二行为排序后的单词表（按字典序升序）

显然，运行结果符合预期。

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