Массив

Масиви
Для того щоб розібратися в можливостях і особливостях обробки масивів у програмах на асемблері, потрібно відповісти на наступні питання:
ЯК описати масив у програмі?
Як ініціалізувати масив, тобто як задати початкові значення його елементів?
Як організувати доступ до елементів масиву?
Як організувати масив с розмірністю більш однієї?
Як організувати виконання типових операцій з масивами?

Опис і ініціалізація масиву в програмі
Спеціальних засобів опису масивів у програмах асемблера, звичайно, немає. При необхідності використовувати масив у програмі його потрібно моделювати одним з наступних способів:
1. Перерахуванням елементів масиву в полі операндів однієї з директив опису даних.
При перерахуванні елементи розділяються комами. Наприклад:
;масив з 5 елементів.Розмір кожного елемента 4 байти:
mas dd 1,2,3,4,5

Опис і ініціалізація масиву в програмі
1. Перерахуванням елементів масиву в полі операндів однієї з директив опису даних.
2. Використовуючи оператор повторення dup. Наприклад:
;масив з 5 нульових елементів.
;Розмір кожного елемента 2 байти:
mas dw 5 dup (0)
Такий спосіб визначення використовується для резервування пам'яті з метою розміщення й ініціалізації елементів масиву.

Опис і ініціалізація масиву в програмі
1. Перерахуванням елементів масиву в полі операндів однієї з директив опису даних.
2. Використовуючи оператор повторення dup.
3. Використовуючи директиви label і rept.
Пара цих директив може полегшити опис великих масивів у пам'яті і підвищити наочність такого опису. Директива rept відноситься до макрозасобів мови асемблера і викликає повторення зазначеного числа разів рядків, розташованих між директивою і рядком endm.
Прикладом, визначимо масив байт в області пам'яті, позначеної ідентифікатором mas_b. У даному випадку директива label визначає символічне ім'я mas_b, аналогічно тому, як це роблять директиви резервування й ініціалізації пам'яті.

Опис і ініціалізація масиву в програмі
Перевага директиви label у тім, що вона не резервує пам'ять, а лише визначає характеристики об'єкта. У даному випадку об'єкт — це комірка пам'яті. Використовуючи кілька директив label, записаних одна за іншою, можна привласнити однієї і тієї ж області пам'яті різні імена і різний тип, що і зроблено в наступному фрагменті:
...
n=0
...
mas_b label byte
mas_w label word
rept 4
dw 0f1f0h
endm

Опис і ініціалізація масиву в програмі
У результаті в пам'яті буде створена послідовність з чотирьох слів f1f0. Цю послідовність можна трактувати як масив чи байт слів у залежності від того, яке ім'я області ми будемо використовувати в програмі — mas_b чи mas_w.

Опис і ініціалізація масиву в програмі
1. Перерахуванням елементів масиву в полі операндів однієї з директив опису даних.
2. Використовуючи оператор повторення dup.
3. Використовуючи директиви label і rept.
4. Використання циклу для ініціалізації значеннями області пам'яті, яку можна буде згодом трактувати як масив.
Подивимося на прикладі лістінгу, яким чином це робиться.

MODEL small
STACK 256
.data
mes db 0ah,0dh,'Масив- ','$'
mas db 10 dup (?) ;вихідний масив
i db 0
.code
main:
mov ax,@data
mov ds,ax
xor ax,ax ;обнулення ax
mov cx,10
;значення лічильника циклу в cx
mov si,0
;індекс початкового елемента в si
go:
;цикл ініціалізації
mov bh,i ;i в bh
mov mas[si],bh ;запис у масив i
inc i ;інкремент i
inc si ;перехід до
; наступного елементу масиву
loop go ;повторити цикл
;виведення на екран
; отриманого масиву
mov cx,10
mov si,0
mov ah,09h
lea dx,mes
int 21h
show:
mov ah,02h
;функція виводу значення
; з al на екран
mov dl,mas[si]
add dl,30h
;перетворення числа в символ
int 21h
inc si
loop show
exit:
mov ax,4c00h ;стандартний вихід
int 21h
end main ;кінець програми

Доступ до елементів масиву
При роботі з масивами необхідно чітко представляти собі, що всі елементи масиву розташовуються в пам'яті комп'ютера послідовно.
Саме по собі таке розташування нічого не говорить про призначення і порядок використання цих елементів. І тільки лише програміст за допомогою складеного їм алгоритму обробки визначає, як потрібно трактувати цю послідовність байт, що складають масив.

Доступ до елементів масиву
Так, ту саму область пам'яті можна трактувати як одномірний масив, і одночасно ті ж самі дані можуть трактуватися як двомірний масив. Усе залежить тільки від алгоритму обробки цих даних у конкретній програмі. Самі по собі дані не несуть ніякої інформації про своєму “значенню”, чи логічному типу. Пам’ятайте про цей принциповий момент.

Доступ до елементів масиву
Це розуміння можна також поширити і на індекси елементів масиву. Асемблер не підозрює про їхнє існування і йому абсолютно все рівно, які їх чисельні значення.
Для того щоб локалізувати визначений елемент масиву, до його імені потрібно додати індекс. Тому що ми моделюємо масив, то повинні подбати і про моделювання індексу.

Доступ до елементів масиву
У мові асемблера індекси масивів — це звичайні адреси, але з ними працюють особливим образом. Іншими словами, коли при програмуванні на асемблері ми говоримо про індекс, то скоріше маємо на увазі під цим не номер елемента в масиві, а деяку адресу.

Доступ до елементів масиву
Звернемося до опису масиву.
У програмі визначена послідовність даних:
mas dw 0,1,2,3,4,5

Доступ до елементів масиву
Нехай ця послідовність чисел трактується як одномірний масив. Розмірність кожного елемента визначається директивою dw, тобто вона дорівнює 2 байти. Щоб одержати доступ до третього елемента, потрібно до адреси масиву додати 6. Нумерація елементів масиву в асемблері починається з нуля.
Тобто в нашому випадку мова, фактично, йде про 4-й елемент масиву — 3, про це знає тільки програміст; мікропроцесору в даному випадку все рівно — йому потрібна тільки адреса.

Доступ до елементів масиву
У загальному випадку для одержання адреси елемента в масиві необхідно початкова (базова) адреса масиву скласти з добутком індексу (номер елемента мінус одиниця) цього елемента на розмір елемента масиву:
база + (індекс*розмір елемента)

Доступ до елементів масиву
Архітектура мікропроцесора надає досить зручні програмно-апаратні засоби для роботи з масивами. До них відносяться базові й індексні регістри, що дозволяють реалізувати кілька режимів адресації даних. Використовуючи дані режими адресації, можна організувати ефективну роботу з масивами в пам'яті. Згадаємо ці режими:
індексна адресація зі зсувом — режим адресації, при якому ефективна адреса формується з двох компонентів:
постійного (базового) — вказівкою прямої адреси масиву у виді імені ідентифікатора, що позначає початок масиву;
змінного (індексного) — вказівкою імені індексного регістра.

Доступ до елементів масиву
Наприклад:
mas dw 0,1,2,3,4,5
...
mov si,4
;помістити 3-й елемент масиву mas у регістр ax:
mov ax,mas[si]

Доступ до елементів масиву
базова індексна адресація зі зсувом — режим адресації, при якому ефективна адреса формується максимум із трьох компонентів:
постійного (необов'язковий компонент), у якості якої може виступати пряма адреса масиву у виді імені ідентифікатора, що позначає початок масиву, чи безпосереднє значення;
змінного (базового) — вказівкою імені базового регістра;
змінного (індексного) — вказівкою імені індексного регістра.
Цей вид адресації зручно використовувати при обробці двомірних масивів.

Доступ до елементів масиву
Мікропроцесор дозволяє масштабувати індекс. Це означає, що якщо вказати після імені індексного регістра знак множення “*” з наступною цифрою 2, 4 чи 8, то вміст індексного регістра буде збільшуватися у 2, 4 чи 8, тобто масштабуватися.
Застосування масштабування полегшує роботу з масивами, які мають розмір елементів, рівний 2, 4 чи 8 байт, тому що мікропроцесор сам робить корекцію індексу для одержання адреси чергового елемента масиву. Нам потрібно лише завантажити в індексний регістр значення необхідного індексу (починаючи від 0).

MODEL small
STACK 256
.data ;початок сегмента даних
;тексти повідомлень
mes1 db ‘not equal 0!$',0ah,0dh
mes2 db ' equal 0!$',0ah,0dh
mes3 db 0ah,0dh,‘Element $'
mas dw 2,7,0,0,1,9,3,6,0,8 ;вихідний масив
.code
.486 ;це обов'язково
main:
mov ax,@data
mov ds,ax
;зв'язування ds із сегментом даних
xor ax,ax ;обнулeння ax
prepare:
mov cx,10
;значення лічильника циклу в cx
mov esi,0 ;індекс у esi
compare:
mov dx,mas[esi*2]
;перший елемент масиву в dx
cmp dx,0 ;порівняння dx c 0
je equal
;перехід, якщо дорівнює
not_equal: ;не дорівнює
mov ah,09h
;виведення повідомлення на екран
lea dx,mes3
int 21h
mov ah,02h
; виведення № елемента масиву
mov dx,si
add dl,30h
int 21h
mov ah,09h
lea dx,mes1
int 21h
inc esi
;на наступний елемент

dec cx
;умова для виходу з циклу
jcxz exit
;cx=0? Якщо так — на вихід
jmp compare
;ні — повторити цикл
equal:
;дорівнює 0
mov ah,09h
;виведення повідомлення mes3
lea dx,mes3
int 21h
mov ah,02h
mov dx,si
add dl,30h
int 21h
mov ah,09h
;виведення повідомлення mes2
lea dx,mes2
int 21h
inc esi
;на наступний елемент
dec cx
;всі елементи оброблені?
jcxz exit
jmp compare
exit:
mov ax,4c00h
;стандартний вихід
int 21h
end main
;кінець програми

Домовленості при використанні масивів
Якщо для опису адреси використовується тільки один регістр, то мова йде про базову адресацію і цей регістр розглядається як базовий:
;переслати байт з області даних,
;адреса якої знаходиться в регістрі ebx:
mov al,[ebx]

Домовленості при використанні масивів
Якщо для завдання адреси в команді використовується пряма адресація (у виді ідентифікатора) у сполученні з одним регістром, то мова йде про індексну адресацію. Регістр вважається індексним, і тому можна використовувати масштабування для одержання адреси потрібного елемента масиву:
add eax,mas[ebx*4]
;скласти вміст eax з подвійним словом у пам'яті
;за адресою mas + (ebx)*4

Домовленості при використанні масивів
Якщо для опису адреси використовуються два регістри, то мова йде про базово-індексну адресацію. Лівий регістр розглядається як базовий, а правий — як індексний. У загальному випадку це не принципово, але якщо ми використовуємо масштабування з одним із регістрів, то він завжди є індексним.
Пам’ятайте, що застосування регістрів ebp/bp і esp/sp за умовчанням має на увазі, що сегментна складова адреси знаходиться в регістрі ss.

Домовленості при використанні масивів
Відмітимо, що базово-індексну адресацію не забороняється сполучити з прямою адресацією чи вказівкою безпосереднього значення. Адреса тоді буде формуватися як сума всіх компонентів.
Наприклад:
mov ax,mas[ebx][ecx*2]
;адреса операнда дорівнює [mas+(ebx)+(ecx)*2]
...
sub dx,[ebx+8][ecx*4]
;адреса операнда дорівнює [(ebx)+8+(ecx)*4]
Але майте на увазі, що масштабування ефективне лише тоді, коли розмірність елементів масиву дорівнює 2, 4 чи 8 байт. Якщо ж розмірність елементів інша, то організовувати звертання до елементів масиву потрібно звичайним способом.