Компоновка программ на языке С и Ассемблере

Трудность описания связи программ на языке C и ассемблерных программ состоит в том, что различные версии языка C имеют разные соглашения о связях и для более точной информации следует пользоваться руководством по имеющейся версии языка C. Здесь приведем лишь некоторые соображения, представляющие интерес:

uБольшинство версий языка C обеспечивают передачу параметров через стек в обратной (по сравнению с другими языками) последовательности. Обычно доступ, например, к двум параметрам, передаваемым через стек, осуществляется следующим образом:
MOV ES,BP MOV BP,SP
MOV DH,[BP+4]
MOV DL,[BP+6] ...
POP BP RET

uНекоторые версии языка C различают прописные и строчные буквы, поэтому имя ассемблерного модуля должно быть представлено в том же символьном регистре, какой используют для ссылки C-программы.

uВ некоторых версиях языка C требуется, чтобы ассемблерные программы, изменяющие регистры DI и SI, записывали их содержимое в стек при входе и восстанавливали эти значения из стека при выходе.

uАссемблерные программы должны возвращать значения, если это необходимо, в регистре AX (одно слово) или в регистровой паре DX:AX (два слова).

uДля некоторых версий языка C, если ассемблерная программа устанавливает флаг DF, то она должна сбросить его командой CLD перед возвратом.

Выполнение COM-программы

В отличие от EXE-файла, COM-файл не содержит заголовок на диске. Так как организация COM-файла намного проще, то для DOS необходимо «знать» только то, что тип файла — COM.

Загруженным в память COM- и EXE-файлам предшествует префикс программного сегмента. Первые два байта этого префикса содержат команду INT 20H (возврат в DOS). При загрузке COM-программы DOS устанавливает в четырех сегментных регистрах адрес первого байта PSP.

Затем устанавливается указатель стека на конец 64 Кбайтового сегмента (шест.FFFE) или на конец памяти, если сегмент не достаточно большой. В вершину стека заносится нулевое слово. В командный указатель помещается шест.100 (размер PSP). После этого управление передается по адресу регистровой пары CS:IP, то есть, на адрес непосредственно после PSP. Этот адрес является началом выполняемой COM-программы и должен содержать выполнимую команду.

При выходе из программы команда RET заносит в регистр IP нулевое слово, которое было записано в вершину стека при инициализации. В этом случае в регистровой паре CS:IP получается адрес первого байта PSP, где находится команда INT 20H. При выполнении этой команды управление передается в резидентную часть COMMAND.COM. (В случае, если программа завершается по команде INT 20H вместо RET, то управление непосредственно передается в COMMAND.COM).

Выполнение EXE-программы

EXE-модуль, созданный компоновщиком, состоит из следующих двух частей: 1) заголовок — запись, содержащая информацию по управлению и настройке программы и 2) собственно загрузочный модуль.

В заголовке находится информация о размере выполняемого модуля, области загрузки в памяти, адресе стека и относительных смещениях, которые должны заполнить машинные адреса в соответствии с относительными шест.позициями:

Шест.4D5A

Компоновщик устанавливает этот код для идентификации правильного EXE-файла.

Число байтов в последнем блоке EXE-файла.

Число 512 байтовых блоков EXE-файла, включая заголовок.

Число настраиваемых элементов.

Число 16-байтовых блоков (параграфов) в заголовке, (необходимо для локализации начала выполняемого модуля, следующего после заголовка).

0A

Минимальное число параграфов, которые должны находится после загруженной программы.

0C

Переключатель загрузки в младшие или старшие адреса. При компоновке программист должен решить, должна ли его программа загружаться для выполнения в младшие адреса памяти или в старшие Обычным является загрузка в младшие адреса. Значение шест.0000 указывает на загрузку в старшие адреса, а шест.FFFF — в младшие. Иные значения определяют максимальное число параграфов, которые должны находиться после загруженной программы.

0E

Относительный адрес сегмента стека в выполняемом модуле.

Адрес,который загрузчик должен поместить в регистр SP перед передачей управления в выполнимый модуль.

Контрольная сумма — сумма всех слов в файле (без учета переполнений) используется для проверки потери данных.

Относительный адрес, который загрузчик должен поместить в регистр IP до передачи управления в выполняемый модуль.

Относительный адрес кодового сегмента в выполняемом модуле. Этот адрес загрузчик заносит в регистр CS.

Смещение первого настраиваемого элемента в файле.

1A

Номер оверлейного фрагмента: нуль обозначает, что заголовок относится к резидентной части EXE-файла.

1C

Таблица настройки, содержащая переменное число настраиваемых элементов, соответствующее значению по смещению 06.

Заголовок имеет минимальный размер 512 байтов и может быть больше, если программа содержит большое число настраиваемых элементов. Позиция 06 в заголовке указывает число элементов в выполняемом модуле, нуждающихся в настройке. Каждый элемент настройки в таблице, начинающейся в позиции 1C заголовка, состоит из двухбайтовых величин смещений и двухбайтовых сегментных значений.

Система строит префикс программного сегмента следом за резидентной частью COMMAND.COM, которая выполняет операцию загрузки. Затем COMMAND.COM выполняет следующие действия:

uСчитывает форматированную часть заголовка в память.

uВычисляет размер выполнимого модуля (общий размер файла в позиции 04 минус размер заголовка в позиции 08) и загружает модуль в память с начала сегмента.

uСчитывает элементы таблицы настройки в рабочую область и прибавляет значения каждого элемента таблицы к началу сегмента (позиция OE).

uУстанавливает в регистрах SS и SP значения из заголовка и прибавляет адрес начала сегмента.

uУстанавливает в регистрах DS и ES сегментный адрес префикса программного сегмента.

uУстанавливает в регистре CS адрес PSP и прибавляет величину смещения в заголовке (позиция 16) к регистру CS. В случае, если сегмент кода непосредственно следует за PSP, то смещение в заголовке равно 256 (шест.100). Регистровая пара CS:IP содержит стартовый адрес в кодовом сегменте, то есть, начальный адрес программы.

После инициализации регистры CS и SS содержат правильные адреса, а регистр DS (и ES) должны быть установлены в программе для их собственных сегментов данных:

1. PUSH DS ;Занести адрес PSP в стек

2. SUB AX,AX ;Занести нулевое значение в стек

3. PUSH AX ; для обеспечения выхода из программы

4. MOV AX,datasegname ;Установка в регистре DX

5. MOV DS,AX ; адреса сегмента данных

При завершении программы команда RET заносит в регистр IP нулевое значение, которое было помещено в стек в начале выполнения программы. В регистровой паре CS:IP в этом случае получается адрес, который является адресом первого байта PSP, где расположена команда INT 20H. Когда эта команда будет выполнена, управление перейдет в DOS.