Programação Estruturada

Programação estruturada
Vantagens
• Concepção modular
• Reutilização de código
• Facilidade na detecção e correcção de erros
• Fácil manutenção (alteração)
Implementação em assembly 8086
Programa Principal
(Code Segment)
call
• Invoca a subrotina
<sub_prog>
= endereço
da subrotina
=deslocamento
call <sub_prog>
<sub_prog> :
;subrotina
ret
• Regressa da subrotina
ret
ou
Segmento
+
deslocamento
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Programação estruturada
Tipos de chamadas: intrasegment
near call – Neste tipo de chamada a sub rotina está localizada no mesmo
segmento de código do programa principal.
Neste caso <sub_prog>=deslocamento.
Chamada da subrotina
call <sub_prog>
• coloca na pilha o endereço
cs:[FFFF]
(deslocamento) da instrução
pilha
seguinte à instrução call, no
fundo, posição de retorno.
cs:[XXXX]
SS:[SP]
ret
Endereço
de
retorno
RRRR
SS:[SP+2]
cs:[RRRR]
call <sub_prog>
SS:[0000]
cs:[0000]
IP
XXXX
• coloca no registo IP o
endereço da primeira
instrução da subrotina.
Retorno da subrotina
ret
• retira da pilha o endereço
da posição de retorno e
coloca-o no endereço IP
86
1
Programação estruturada
Tipos de chamadas: intersegment
far call – Neste tipo de chamada a subrotina está localizada num
segmento distinto do segmento de código do programa principal.
Neste caso <sub_prog>=segmento:deslocamento.
cs’:[FFFF]
cs:[XXXX]
ret
cs’:[0000]
cs:[FFFF]
cs:[RRRR]
call <sub_prog>
Chamada da subrotina
call <sub_prog>
• coloca na pilha o endereço (CS actual +
deslocamento) da instrução seguinte à instrução
call, no fundo, posição de retorno.
• coloca no registo CS o segmento da subrotina e
no registo IP o deslocamento da primeira
instrução da subrotina.
cs:[0000]
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Programação estruturada
Tipos de chamadas: intersegment
far call – Neste tipo de chamada a subrotina está localizada num
segmento distinto do segmento de código do programa principal.
Neste caso <sub_prog>=segmento:deslocamento.
pilha
SS:[SP]
CS
RRRR
SS:[SP+4]
• Retira da pilha o segmento da posição de
retorno e coloca-o no resgisto CS.
SS:[0000]
CS
IP
Retorno da subrotina
ret
• retira da pilha o endereço (deslocamento)
da posição de retorno e coloca-o no
endereço IP.
CS’
XXXX
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2
Programação estruturada
Passagem de parâmetros
• por valor
• por referência/por variável
Mecanismos de passagem de parâmetros
• por registos
• por variáveis globais
• por pilha
Passagem de parâmetros por valor/por registo
Program teste;
var c,d:char;
<procedimento>
begin
write (‘c=?’);
readln (c);
asm
end;
end.
mov al,c
call upper
mov d,al
writeln (d);
procedure upper;near;assembler
{parâmetros – al // resultado – al }
asm
cmp al,’a’
jb @endif
cmp al,’z’
ja @endif
sub al, ‘a’-’A’
@endif:
end;
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Programação estruturada
Passagem de parâmetros por referência/registos
Program teste;
var c:char;
<procedimento>
begin
write (‘c=?’);
readln (c);
asm
mov di, seg c
mov es, di
mov di, offset c
call upper
end;
writeln (c);
end.
procedure upper;near;assembler
{parâmetro – es:[di] }
asm
mov al, es:[di]
cmp al,’a’
jb @endif
cmp al,’z’
ja @endif
sub al, ‘a’-’A’
mov es:[di], al
@endif:
end;
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3
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por variáveis globais
Program teste;
var
pt:pointer;
n,x:word;
<procedimento>
Begin
{chamada por procedimento em pascal}
n:=5;
pt:=@x
factorial;
end.
{chamada do procedimento em assembly}
asm
mov n,5
mov word ptr pt, offset x
mov word ptr pt+2, seg x
call factorial
end;
writeln (x);
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Programação estruturada
Passagem de parâmetros por variáveis globais
procedure factorial;near;assembler;
{parâmetro n passado por valor
parâmetro pt passado por referência = endereço da variável }
asm
mov ax,1
mov cx,n
cmp cx,1
jbe @endif
@ciclo:
mul cx
loop @ciclo
@endif:
les bx,pt
mov word ptr es:[bx], ax
end;
les bx,pt
pt
pt+2
offset
bx
seg
es
pt = endereço da
variável onde se
armazena N!
92
4
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha do sistema (“Stack frame/Activation record”)
Organização da pilha do sistema quando se invoca o procedimento
(depois da instrução call)
parâmetros
Endereço de retorno
16 bits =offset p/ near call
32 bits = offset+segment p/ far call
SS:SP
BP
Variáveis locais
SS:[0000]
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Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha do sistema (“Stack frame/Activation record”)
Utilização do registo BP para referência dos parâmetros (na subrotina)
Antes
parâmetros
Endereço de retorno
Instruções
Depois
{salvaguarda BP}
push BP
mov BP,SP
parâmetros
Endereço de retorno
BP (anterior)
SS:SP=SS:[BP]
Referência dos parâmetros: SS:[BP+<cte>] em que cte= deslocamento em relação a BP
94
5
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha do sistema (“Stack frame/Activation record”)
Reserva de espaço para variáveis locais (no início da subrotina)
Instruções
Depois
parâmetros
sub sp,<vlocais>
parâmetros
Endereço de retorno
vlocais= n.º bytes
Necessários para
variáveis locais
(multiplo de dois)
Endereço de retorno
Antes
BP,SP
BP (anterior)
BP (anterior)
Var. locais
n.º bytes
BP
SP
Referência às variáveis locais: SS:[BP – cte] em que cte é o deslocamento em relação a BP
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Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha do sistema (“Stack frame/Activation record”)
Salvaguarda do conteúdo dos registos (opcional)
Instruções
Antes
parâmetros
{exemplos}
push ax
push cx
.
.
.
Endereço de retorno
BP (anterior)
Var. locais
n.º bytes
BP
SP
Depois
parâmetros
Endereço de retorno
BP (anterior)
Var. locais
n.º bytes
ax
cx
BP
SP
96
6
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha do sistema (“Stack frame/Activation record”)
No fim da subrotina
•
•
Restabelece anteriores valores dos registos
pop cx
pop ax
….
Liberta o espaço ocupado por variáveis locais
mov sp,bp
•
Recupera o valor anterior de BP
pop bp
•
Liberta o espaço ocupado pelos parâmetros
ret <n.ºbytes dos parâmetros>
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Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Exemplos em Pascal/Inline assembler
procedure subp (I:integer; b:byte;var x:integer);near;assembler;
asm
….
end;
Código executado automaticamente no início da subrotina
{caso existam parâmetros ou var locais}
push BP
mov BP,SP
{caso existam parâmetros ou var locais}
sub SP,<var_locais> {caso existam var locais}
Código executado automaticamente no fim da subrotina
mov SP,BP
{caso existam var locais}
pop BP
{caso existam parâmetros ou var locais}
ret
{n.º de bytes dos parâmetros
98
7
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Organização da pilha (“stack frame/activation record”
I – Passado por valor
Param I
B – Passado por valor
Param B
Endereço da variável
passado por
referência
Segmento X
Offset X
End. retorno
+10
+8
Acesso aos parâmetros
Parâmetro I ⇔ [BP+10]
Parâmetro B ⇔ [BP+8]
+4
End. da variável X ⇔ [BP+4]
+2
BP
BP,SP
99
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Chamada do procedimento
Pascal:
{admitindo variável global Z}
Assembly
subp (10, 5, Z);
Param I
Param B
Segmento X
Offset X
End. retorno
BP
+12
+10
+6
+4
+2
Se far call o
endereço de
retorno = 4 bytes
BP,SP
….
end;
asm
.
.
mov ax,10
push ax
mov al,5
push ax
mov ax, seg Z
push ax
mov ax, offset z
push ax
call subp
100
8
Programação estruturada
Passagem de parâmetros por pilha
Exemplo
Procedure subp (var I:integer;j,k:integer);near;assembler;
Push bp
Mov bp,sp
pop bp
Ret <param>
asm {i:=j+k}
push es
push ax
push bx
les bx,[bp+8]
mov ax,[bp+6]
add ax,[bp+4]
mov es:[bx],ax
pop bx
pop ax
pop es
end;
var I
var I
j
{les bx,I}
{mov ax,j}
{add ax,k}
{i:=j+k}
k
ret
BP
+8
+6
+4
+2
BP,SP
101
9