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    汇编中的分支与循环

    编程开发 江海志 5074浏览 0评论

    在高级语言程序设计中，我们不仅要求程序能够顺序执行，还要求其能够执行不同分支，或者重复执行某些操作。在汇编语言中，同样具有相同的能力，可以由相应的指令来控制程序的执行流程。因为毕竟高级语言都是汇编实现的，只是不直观而已。

    转移

    无条件转移为JMP，类似c语言中的 goto。在c语言中，goto是不推荐使用的，会使程序难以控制和理解，但在汇编中，没有相应的if 和 while语句，只能使用 JMP来完成逻辑复杂的控制结构。

    JMP分为段内转移和段间转移，不过在windows编程上，一个代码段的大小为 4GB，一般不需要段间转移。

     

    条件转移是由CPU提供多个标志位，在执行这类指令之前，检查之前已经设置的标志位的状态来决定是否进行转移。可以想象，通过条件转移，可以实现分支和循环。

     

    分支

    在汇编中，设计一个分支结构的思路基本是这样的，由条件转移指令来判断条件是否满足，若满足，则跳过分支程序，否则继续向下执行，最后会合。

    求 x的符号

    原c 程序

    1. </pre><pre name=“code” class=“cpp”>int x = 10;
    2. int signX;
    3. int main()
    4. {
    5.     if (x > 0)
    6.         signX = 1;
    7.     else if (x == 0)
    8.         signX = 0;
    9.     else
    10.         signX = -1;
    11. }

     

    对应的汇编

    1. x                SDWORD        -45
    2. signX        SDWORD        ?
    4. mov signX, 0
    5. cmp        x, 0
    6. jz        a70                                ;为0
    7. jg        a60                                ;大于0
    8. mov signX, -1
    9. jmp        a70
    10. a60:
    11. mov        signX, 1
    12. a70:

     

     

    二分查找

    对于一个已排序的数组，最快的查找一个元素的方法不是顺序查找，而是二分查找。这个用c 语言写非常方便。首先我们还是画出流程图，这有助于我们用 JMP转换之。

    数组为R，元素个数为n，要查找的数为a。

    执行过程为：
    （    1）先设定查找范围为下界 l到上界h

    （2）如果下界大于上界，且没查到，则查找失败

    （3）取下界和上界的中点m=(l+h)/2，该数为R[m]

    （4）若该数为a，则算法结束

    （5）若该数小于a，则修改下界l=m+1，并跳转到第二步

    （6）若该数大于a，则修改上界 h=m-1，并跳转到第二步

    汇编源码

    1. .386
    2. .model flat,stdcall
    3. optioncasemap:none
    4. includelib  msvcrt.lib
    5. printf      PROTO C :dword, :vararg
    7. .data
    8. dArray      dword 50, 56, 64, 73, 83, 92, 103, 105
    9. ITEMS       equ    $-dArray)/4        ; 数组长度
    10. Index           dword   ?
    11. Count           dword   ?
    12. szFmt           byte    ‘Index=%d Count=%d Element=%d’, 0;  格式化字符串
    13. szErr           byte    ‘Not Found’
    15. l       sdword ?
    16. h       sdword ?
    17. m       sdword ?
    18. a       sdword 83      ; 所查找的数字
    19. .code
    20. start:
    21.     mov    Index, -1;
    22.     mov    Count,  0
    23.     mov    l, 0
    24.     mov    h, ITEMS-1;
    25.     mov    ecx, l
    26.     mov    edx, h
    27. b10:
    28.     cmp    ecx, edx    ; 下界和上界比较
    29.     jg     b40         ; 超出，则未找到
    30.     mov    esi, ecx;
    31.     add    esi, edx
    32.     shr    esi, 1      ; m = (l+h)>>1
    33.     inc    Count
    34.     mov    eax, a      ; 取出被比较的数
    35.     cmp    eax, dArray[esi*4] ; 取出该数
    36.     jz     b30         ; 相等
    37.     jg     b20         ; 比 a 小，修改下界
    38.     ; 比 a 大，修改上界
    39.     mov    edx, esi
    40.     dec    edx         ; h = m-1
    41.     jmp    b10
    42. b20:
    43.     mov    ecx, esi
    44.     inc    ecx         ; l = m+1
    45.     jmp    b10
    46. b30:
    47.     mov    Index, esi
    48.     ; 调用 c 库的 printf
    49.     invoke printf, offset szFmt, Index, Count, dArray[esi*4]
    50.     jmp    b50
    51. b40:
    52.     ; 查找失败
    53.     invoke printf, offset szErr
    54. b50:
    55.     ret
    56. end start

     

     

    有序表插入

    首先遍历数组，找到m，满足 R[m-1]<a && R[m]>a。然后将R[m..n-1]每一个元素向后移动一个位置，再插入a。

    关键部分汇编代码

    1. start:
    2.     mov    eax, Element        ; 将插入的元素
    3.     mov    esi, 0              ; 当前比较元素的下标
    4. c10:
    5.     cmp    dArray[esi*4], eax
    6.     ja     c20
    7.     inc    esi
    8.     cmp    esi, ITEMS          ; 超出数组长度，
    9.     jb     c10                 ; 没有超出
    10.     ;
    11. c20:
    12.     mov    edi, ITEMS-1        ; 从数组尾部开始移动
    13. c30:
    14.     cmp    edi, esi            ; 与插入位置比较
    15.     jl     c40                 ; 移动完成
    16.     ; 还没完成，继续移动
    17.     mov    ebx, dArray[edi*4]
    18.     mov    dArray[edi*4+4], ebx ; 向后移动一个元素
    19.     dec    edi
    20.     jmp    c30                 ; 继续判断，决定是否移动
    21. c40:
    22.     mov    dArray[esi*4], eax  ; 移动完成，插入元素

     

     

    循环

    实际编码解决问题时，经常遇到大量重复的动作，利用循环结构可以简化程序的编写。实际在上文中，已经有循环部分出现，但那是不定次数的循环。

    一个循环结构分为三部分：循环初始化，循环体，循环结束控制。

    一个固定次数的循环，有LOOP命令来实现，循环次数在ECX中。

     

    阶乘

    这里直接使用ECX 作为乘数，其会随循环递减，正好符合阶乘的定义。

    1. .data
    2.     Fact   dword   ?
    3.     N      EQU     5
    4. .code
    5. start:
    6.     mov    ecx, N      ; 循环初值，同时也是乘数初值
    7.     mov    eax, 1      ; fact 初值
    8. e10:
    9.     imul   eax, ecx    ; 相乘
    10.     loop   e10
    12.     mov    Fact, eax   ; 阶乘结果

     

     

    冒泡

    冒泡算法是一个多重循环。

    1. start:
    2.     mov    ecx, ITEMS-1
    3. i10:
    4.     xor    esi, esi    ; 清零
    5. i20:
    6.     mov    eax, dArray[esi*4]
    7.     mov    ebx, dArray[esi*4+4]
    8.     cmp    eax, ebx    ; 比较相邻的两个数
    9.     jl     i30
    10.     mov    dArray[esi*4], ebx    ;较大的数在左边，需要移动
    11.     mov    dArray[esi*4+4], eax  ; 需要交换两个数
    12. ; 比较下一对数
    13. i30:
    14.     inc    esi
    15.     cmp    esi, ecx
    16.     jb     i20     ; 内循环，一遍下来，最大的数，移到了最右边
    17.     loop   i10     ; 外循环

    参考文献

    [1] 谭毓安, 张雪兰. Windows汇编语言程序设计教程. 北京: 电子工业出版社, 2005.

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