Обработка строк.

Обработка строк

Для работы со строками, или цепочками символов или чисел (т.е. попросту говоря, с массивами произвольных данных) в МП предусмотрен ряд специальных команд:

movs - пересылка строки;
cmps - сравнение двух строк;
seas - поиск в строке заданного элемента;
lods - загрузка аккумулятора (регистров AL или АХ) из строки;
stos - запись элемента строки из аккумулятора (регистров АХ или AL).

Эти команды очень удобны, однако их использование сопряжено с некоторыми трудностями, так как процессор, выполняя эти команды, неявным образом использует ряд своих регистров. Только если все эти регистры настроены должным образом, команды будут выполняться правильно. В результате включение в программу предложения с командой, например, movs, требует иной раз 6-7 дополнительных предложений, в которых осуществляется подготовка условий для правильного выполнения этой команды.
Хотя команды обработки строк, как правило, включаются в программу без явного указания операндов, однако каждая команда, в действительности, использует два операнда. Для команд seas и stos операндом-источником служит аккумулятор, а операнд-приемник находится в памяти. Для команды lods, наоборот, операнд-источник находится в памяти, а приемником служит аккумулятор. Наконец, для команд movs и cmps оба операнда, и источник, и приемник, находятся в памяти.
Все рассматриваемые команды, выполняя различные действия, подчиняются одинаковым правилам, перечисленным ниже. Операнды, находящиеся в памяти, всегда адресуются единообразно: операнд-источник через регистры DS:SI, а операнд-приемник через регистры ES:DI. При однократном выполнении команды обрабатывают только один элемент, а для обработки строки команды должны предваряться одним из префиксов повторения. В процессе обработки строки регистры SI и DI автоматически смещаются по строке вперед (если флаг DF = 0) или назад (если флаг DF = 1), обеспечивая адресацию последующих элементов. Каждая команда имеет модификации для работы с байтами или словами (например, movsb и movsw).
Таким образом, для правильного выполнения команд обработки строк необходимо (в общем случае) предварительно настроить регистры DS:SI и ES:DI, установить или сбросить флаг DF, занести в СХ длину обрабатываемой строки, а для команд seas и stos еще поместить операнд-источник в регистр АХ (или AL при работе с байтами).
Однако сама операция, после всей этой настройки, осуществляется одной командой, которая обычно даже не содержит операндов, хотя может иметь префикс повторения.
Стоит подчеркнуть, что строки, обрабатываемые рассматриваемыми командами, могут находиться в любом месте памяти: в полях данных программы, в системных областях данных, в ПЗУ, в видеобуфере. Например, с помощью команды movs можно скопировать массив данных из одной массивной переменной в другую, а можно переслать страницу текста на экран терминала. Рассмотрим несколько примеров использования команд обработки строк, ограничившись лишь теми фрагментами программ, которые имеют отношение к рассматриваемому вопросу.

Пример 3-6. Чтение из ПЗУ BIOS даты его выпуска

;В программном сегменте

main proc

mov AX,0F000h    ;Занесем в DS

mov DS,AX            ;Сегментный адрес ПЗУ BIOS

mov SI,0FFF5h      ;Смещение к интересующему нас полю

mov AX,data          ;Настроим RS

mov RS,AX            ;на сегмент данных программы

mov DI,offset bios ;Смещение к полю для хранения даты

mov CX,8               ;Перенести 8 байт

cld                           ;Движение по строке вперед

rep movsb              ;Перенос байтов

;Выведем полученную информацию на экран

mov AX,data         ; Теперь настроим DS

mov DS,AX           ;на сегмент данных программы

mov  AH,40h         ;Функция вывода

mov BX,1              ;Дескриптор экрана

mov CX,8              ;Вывести 0 байт

mov DX,offset bios  ;Смещение в строке

int 21h                      ; Вызов DOS

;В сегменте данных

bios db 8 dup (')      ;Поле для хранения даты

Известно, что в ПЗУ BIOS, сегментный адрес которого составляет F000h (см. рис. 1.5), наряду с программами управления аппаратурой компьютера, хранятся еще и некоторые идентификаторы. Так, в восьми байтах ПЗУ, начиная с адреса F000h:FFFSh, записана в кодах ASCII дата разработки ПЗУ. В примере 3.6 выполняется чтение этой даты, сохранение ее в памяти и вывод на экран для контроля. Поскольку интересующая нас дата хранится в ПЗУ BIOS в кодах ASCII, никаких преобразований содержимого этого участка ПЗУ перед выводом на экран не требуется.
В программе осуществляется настройка всех необходимых для выполнения команды movs регистров (DS:SI, ES:DI, CX и флага DF) и одной командой movsb с префиксом rep содержимое требуемого участка ПЗУ переносится в поле bios. Перенос строки байтами подчеркивает ее формат (в строке записаны байтовые коды ASCII), однако в нашем примере, при четном числе переносимых байтов, более эффективно осуществить перенос по словам. В этом варианте команда movs будет фактически повторяться не 8 раз, а только 4. Для этого достаточно занести в СХ число 4 (вместо 8) и использовать вариант команды niovsw.
Для выполнения команды movs нам пришлось настроить сегментный регистр DS на сегмент BIOS. Если в дальнейшем предполагается обращение к полям данных программы, как это имеет место в примере 3-6, в регистр DS следует занести сегментный адрес сегмента данных. После этого, настроив остальные регистры для вызова функции 40h, прочитанную из BIOS строку можно вывести на экран.
В рассмотренном примере неявно предполагалось, что программа будет в дальнейшем как-то использовать полученную из BIOS информацию. Если задача программы заключается просто в выводе на экран даты выпуска BIOS, то нет необходимости сначала копировать эту дату из BIOS в поля данных программы, а потом выводить ее на экран. Можно было поступить гораздо проще: настроив регистр DS на сегмент BIOS, а регистр DX на адрес строки с датой, вызвать функцию 40h и вывести на экран текст непосредственно из сегмента BIOS. Тогда содержательная часть программы сократится в два раза и примет такой вид:

mov AX,0F00h       ;Настроим DS

mov DS,AX            ;на сегмент BIOS

mov AH,40h           ;Функция вывода

mov BX,1               ;Дескриптор экрана

mov CX,8               ;Вывести 8 байт

mov DX,0FFFSh    ;Смещение к дате

int 21h                     ;Вызов DOS

Приведенный фрагмент не имеет отношения к данному разделу, так как в нем уже нет команд обработки строк. В то же время он подчеркивает важность сегментных регистров и гибкость сегментной адресации. Функция 40h ожидает найти адрес выводимой на экран строки в регистрах DS:DX, и никакие другие регистры в этом случае использовать нельзя. С другой стороны, эти регистры можно настроить на любой участок памяти и вывести на экран (а также и на принтер, в файл или в последовательный порт) данные откуда угодно.
Рассмотрим теперь пример работы с командами lods и stos, которые можно использовать как по отдельности, так и в паре друг с другом. Эти команды очень удобны, в частности, для прямого обращения к видеопамяти.
К экрану, как и к любому другому устройству, входящему в состав компьютера, можно обращаться тремя способами: с помощью функций DOS (прерывание 21h), с использованием прерывания BIOS (для управления экраном используется прерывание 10h) и, наконец, путем прямого программирования аппаратуры, в данном случае видеобуфера (видеопамяти). Функции DOS позволяют выводить только черно-белый текст и имеют ряд других ограничений (нельзя очистить экран, нет средств позиционирования курсора); при использовании прерывания BIOS все эти ограничения снимаются, однако программирование с помощью средств BIOS весьма трудоемко; наконец, прямая запись в видеопамять, предоставляя возможность вывода цветного текста в любую точку экрана, является процедурой очень простой и, к тому же, повышает скорость вывода (по сравнением с использованием системных средств) в десятки и сотни раз. Прямое обращение к видеобуферу удобно использовать, например, в обработчиках прерываний, где запрещен вызов функций DOS и имеются ограничения на обращение к средствам BIOS.
Пусть по ходу программы необходимо вывести в нижнюю строку экрана предупреждающее сообщение. Для этого в программу надо включить следующие предложения:

Пример 3-7. Вывод на экран прямой записью в видеопамять

;В полях данных, адресуемых через DS

msg db 'Измерения закончены'

msg_len=$-msg              ;Длина строки

  ;В программном сегменте

mov SI,offset msg            ;DS:31->выводимая строка

mov AX,OB800h               ;Сегментный адрес видеобуфера

mov ES,AX                      ;Будем адресовать через ES

mov DI,25*80*2              ;Смещение к последней строке экрана

mov CX,msg_len              ;Счетчик цикла вывода символов

eld                                 ;DF=0 , движение по строке

                                     ; и по экрану вперед

mov AH,31h                    ;Атрибут символов-синий по

                                    ; голубому

outher: lodsb                  ;Взять символ из строки в AL

show                              ; Вывод на экран символа

                                      ; из AL и его атрибута из AH

loop outser                      ; Цикл

Регистры DS:SI настраиваются на адрес начата выводимой строки; регистры ES:DI - на адрес требуемой позиции в видеобуфере. В регистр СХ надо поместить длину строки в байтах, а флаг DF сбросить, чтобы двигаться по строке вперед. На экран будет выводиться содержимое регистра АХ, в младшем байте которого должен находиться код ASCII выводимого символа, а в старшем байте - атрибут символа, т.е. код цвета символа (в младшем полубайте) и код цвета фона (в старшем полубайте). В примере число 31h образует синие символы по бирюзовому фону. При желании можно выбрать другую комбинацию цветов, выбрав ее с помощью табл. 3.1.

Таблица 3.1. Коды цветов стандартной цветовой палитры                                                                                                                                            

Выбирая цвета, следует иметь в виду, что при стандартной настройке видеосистемы для цвета фона можно использовать лишь значения из левого столбца таблицы; выбор любого яркого цвета из правого столбца приведет в выводу мерцающего символа. Например, атрибут символа Bill образует синий мерцающий символ на бирюзовом фоне (а не синий символ на светло-бирюзовом фоне).
Содержательную часть цикла вывода образуют две команды lodsb и stosw. Первая команда загружает в регистр AL код очередного символа, вторая выводит его вместе с атрибутом, хранящемся в АН, на экран. При этом после каждого выполнения команды lodsb содержимое SI увеличивается процессором на 1, смещая адресацию к следующему символу строки; в то же время каждое выполнение команды stosw увеличивает DI на 2 (потому что команда stosw работает со словами), смещая адресацию на экране на 2 байт, т.е. как раз к позиции следующего символа.
Примеры использования команд cmps и seas можно найти в Приложении.