Διάταξη περιοδικού

Μακροεντολές

Ο κώδικας assembly που γράφεται στο χέρι είναι γεμάτος επαναλήψεις. Η ίδια σύντομη ακολουθία εντολών εμφανίζεται ξανά και ξανά, με μικρές παραλλαγές, και υπάρχουν λίγες αφαιρέσεις που θα μείωναν τον επαναλαμβανόμενο κώδικα. Επιπλέον, ο προγραμματισμός σε assembly απαιτεί τη διαχείριση τιμών χωρίς προφανή σημασιολογία. Δεν υπάρχουν ονομασμένες παράμετροι και οι περισσότερες λεπτομέρειες του υποκείμενου μηχανισμού πρέπει να αντιμετωπίζονται χειροκίνητα από τον προγραμματιστή.

Ο NASM, ο assembler που χρησιμοποιεί το track, προσφέρει κάποια εργαλεία που μπορούν να βοηθήσουν τον προγραμματιστή και με τα δύο προβλήματα. Αυτά τα εργαλεία εκτελούνται στον χρόνο assembly, προτού φτάσει οποιαδήποτε εντολή στον επεξεργαστή. Καθοδηγούν τον assembler στο πώς να ξαναγράψει τον πηγαίο κώδικα προτού καν αυτός μεταφραστεί σε κώδικα μηχανής.

Το πιο σημαντικό από αυτά τα εργαλεία είναι οι μακροεντολές, που μπορούν να θεωρηθούν σαν μια συνταγή για τον assembler. Επεκτείνονται στο σημείο όπου χρησιμοποιούνται, σαν ο κώδικας να είχε γραφτεί εκεί στο χέρι.

Οι μακροεντολές μπορούν να πάρουν έναν αριθμό από literal tokens ως παραμέτρους, γεγονός που τις κάνει επαναχρησιμοποιήσιμες σε διαφορετικά πλαίσια. Ωστόσο, δεν είναι συναρτήσεις: δεν υπάρχει call, ούτε ret, ούτε μεταφορά του ελέγχου σε άλλο σημείο του κώδικα.

Μακροεντολές μίας γραμμής

Ο πιο απλός ορισμός δίνει ένα όνομα σε μια τιμή ή σε μια σύντομη έκφραση με το %define:

%define WIDTH 8
%define BUFFER_SIZE (WIDTH * 16)

Κάθε επόμενη εμφάνιση του WIDTH αντικαθίσταται από το 8 πριν από το assembly. Η αντικατάσταση είναι κειμενική, οπότε το όνομα υποκαθίσταται οπουδήποτε εμφανίζεται, είτε σε έναν τελεστέο είτε μέσα σε άλλον ορισμό.

Ένα %define μπορεί επίσης να δεχτεί ονομασμένες παραμέτρους, συμπεριφερόμενο σαν μια μικρή inline συνάρτηση:

%define double(x) ((x) + (x))

    mov eax, double(WIDTH)   ; assembled as mov eax, ((8) + (8))

Τα ονόματα που ορίζονται με %define διακρίνουν πεζά και κεφαλαία γράμματα. Η παραλλαγή %idefine κάνει το όνομα να μη διακρίνει πεζά και κεφαλαία, αν αυτό είναι επιθυμητό.

Οι μακροεντολές μίας γραμμής είναι χρήσιμες για να δίνουν νόημα σε διάφορα σημεία του κώδικα. Αν χρησιμοποιηθούν με προσοχή, αυτό βελτιώνει την αναγνωσιμότητα και μειώνει την πιθανότητα τυπογραφικών λαθών. Για παράδειγμα, ένας καταχωρητής που έχει συγκεκριμένο σκοπό μέσα σε μια συνάρτηση μπορεί να οριστεί με βάση τον σκοπό του:

%define COUNTER rcx
    ...
.loop:
    ...
    dec COUNTER
    jnz .loop
    ...

Μακροεντολές πολλών γραμμών

Μια ολόκληρη ακολουθία κώδικα, με οποιονδήποτε αριθμό γραμμών, συλλαμβάνεται με το %macro και κλείνει με το %endmacro. Ένας αριθμός μετά το όνομα δείχνει πόσα ορίσματα δέχεται η μακροεντολή, που μπορεί να είναι μηδέν. Όταν περνούν ορίσματα, χωρίζονται με κόμμα (,):

%macro example_macro 0
...
%endmacro

Τα ορίσματα στις μακροεντολές πολλών γραμμών δεν έχουν ονόματα. Αναφέρονται ως %1, %2 κ.ο.κ., με τη σειρά που περνιούνται:

; Multiplies two values, returning the result in the first argument
%macro mult_two 2        ; %1 = accumulator, %2 = value
    imul %1, %2
%endmacro

    mult_two eax, ecx    ; multiplies eax and ecx and returns the result into eax
    mult_two r8, r9      ; multiplies r8 and r9 and returns the result into r8

Σημείωσε ότι τα ορίσματα πρέπει να είναι έγκυρη σύνταξη για τις πράξεις που εκτελούνται στο σώμα της μακροεντολής. Εδώ τα mult_two eax, ecx και mult_two r8, r9 συναρμολογούνται και τα δύο, αλλά το mult_two eax, cl δεν θα συναρμολογούνταν, αφού το imul eax, cl δεν ορίζεται.

Ετικέτες μέσα σε μια μακροεντολή

Μια μακροεντολή που ορίζει μια συνηθισμένη ετικέτα σπάει τη στιγμή που θα χρησιμοποιηθεί δύο φορές, γιατί τότε η ετικέτα θα οριστεί κι αυτή δύο φορές. Για να χρησιμοποιήσεις ετικέτες μέσα σε μια μακροεντολή που μπορεί να κληθεί περισσότερες από μία φορές, είναι απαραίτητο να βάλεις το πρόθεμα %% σε μια τέτοια ετικέτα. Αυτό δίνει εντολή στον assembler να δώσει σε αυτή την ετικέτα ένα διαφορετικό, μοναδικό όνομα σε κάθε επέκταση:

; clobbers rcx
%macro clear_n 2         ; %1 = base address, %2 = count of dwords to clear
    xor ecx, ecx
%%loop:
    mov dword [%1 + rcx*4], 0
    inc ecx
    cmp ecx, %2          ; %2 is compared with ecx: it is an immediate or a 32-bit operand
    jb %%loop
%endmacro

    clear_n rdi, 4       ; gets its own %%loop
    clear_n rsi, 8       ; a different %%loop, no clash

Επανάληψη στον χρόνο assembly

Μπορείς να επαναλάβεις ένα μπλοκ κώδικα μίας γραμμής χρησιμοποιώντας το times. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν δηλώνεις επαναλαμβανόμενες τιμές στη μνήμη:

section .data
negative_block: times 16 db -1
; this assembles to 16 db -1 in sequence, i.e., an array of 16 bytes, all equal to -1

Για επανάληψη κώδικα πολλών γραμμών, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το %rep:

%rep 2          ; number of repetitions: 2
    add rcx, 32
    mov dword [rsi + rcx], 0
%endrep

Σημείωσε ότι ο αριθμός των επαναλήψεων καθορίζεται αμέσως μετά το %rep και υπάρχει ένα %endrep για να κλείνει το επαναλαμβανόμενο μπλοκ.

Συνηθίζεται να χρησιμοποιείται ένας μετρητής χρόνου assembly μέσα σε ένα μπλοκ %rep, όπως ακριβώς ένας βρόχος χρόνου εκτέλεσης χρησιμοποιεί έναν μετρητή. Ενώ μια ακέραια σταθερά χρόνου assembly μπορεί να δηλωθεί με equ, για ακέραιες μεταβλητές χρόνου assembly χρησιμοποιούμε αντ' αυτού το %assign. Σε αντίθεση με το %define, το %assign αξιολογείται αμέσως σε έναν αριθμό και μπορεί να του ανατεθεί νέα τιμή:

    xor eax, eax
%assign i 0
%rep 4
    add eax, i           ; add 0, then 1, then 2, then 3
%assign i i + 1
%endrep

Αφού εκτελεστεί ο προεπεξεργαστής, ο βρόχος έχει εξαφανιστεί και απομένουν τέσσερις εντολές add, με τις άμεσες τιμές 0, 1, 2 και 3 ενσωματωμένες. Αυτό είναι ξεδίπλωμα βρόχου που κάνει ο assembler: χωρίς καταχωρητή μετρητή και χωρίς διακλάδωση, μόνο ευθύγραμμος κώδικας.

Υπό συνθήκη assembly

Ο προεπεξεργαστής έχει στη διάθεσή του διάφορες συνθήκες. Επιλέγουν ανάμεσα σε διάφορες διαδρομές, επεκτείνοντας το σώμα τους επιτόπου, αλλά μόνο όταν η συνθήκη τους είναι αληθής.

Τα %if ... %elif ... %else ... %endif επιλέγουν μια διακλάδωση με βάση έναν αριθμητικό έλεγχο:

%if WIDTH > 4
    mov eax, 2
%elif WIDTH > 2
    mov eax, 1
%else
    mov eax, 0
%endif

Χωρισμός σε αρχεία

Οι μακροεντολές συχνά διατηρούνται σε δικό τους αρχείο και εισάγονται σε κάθε πηγαίο αρχείο που τις χρειάζεται με το %include:

%include "patterns.mac"

Το αρχείο που ονομάζεται εισάγεται αυτούσιο σε εκείνο το σημείο, πριν από το assembly, ακριβώς σαν να είχε πληκτρολογηθεί το περιεχόμενό του εκεί. Έτσι οι ορισμοί μένουν σε ένα σημείο και πολλά πηγαία αρχεία μπορούν να τους μοιράζονται.

Αν το αρχείο μακροεντολών μπορεί να συναρμολογηθεί και μόνο του, θα πρέπει να έχει επέκταση αρχείου .asm. Σημείωσε ότι οι μακροεντολές δεν έχουν σύνδεση. Ακόμα κι αν το αρχείο μακροεντολών συναρμολογηθεί, οι μακροεντολές του είναι ορατές μόνο σε ένα άλλο αρχείο που το εισάγει με %include.

Διαφορετικά, ένα αρχείο που προορίζεται μόνο για %include μπορεί να έχει οποιαδήποτε επέκταση αρχείου. Η χρήση είτε του .asm είτε του .mac είναι μια συνηθισμένη σύμβαση.