Руководство по проектированию макросов в MASM32 — Архив WASM.RU

Edmond / HI-TECH

Руководство по проектированию макросов в MASM32

Пойми в Хаосе Разное, и стань человеком.
Осознай Единое в Различном – и будь Богом.

Автор

I. От автора

I.1. Для тех, кто впервые
I.2. Примечания (обо всём понемногу)
I.3. Особенности терминологии
I.4. Благодарности

II. Лень – двигатель Макро
III. Макромир MASM

III.1. Функционирование макросов
III.2. Определение макро переменных и строк
III.3. Обработка выражения в MASM
III.4. Целочисленные выражения MASM
III.5. Вычисление рекурсивных выражений
III.6. Встроенные макрофункции и директивы
III.7. Символ макроподстановки
III.8. Макроблоки
III.9. Отладка макроопределений и заключение
III.10. Абстрактный алгоритм анализа строки MASM (Дополнение)

I. От автора

В этом руководстве раскрывается тема создания, использования (а главное – проектирования) макросов и макрофункций в проектах на MASM32.

Что не так важно в ЯВУ, то очень важно в программировании на ассемблере. Если выстроить по приоритетам недостатки программирования на ассемблере, то первым недостатком будет не объём строк написанного кода (как нестранно), а отсутствие средств, обеспечивающих хороший стиль написания кода.

Что значит стиль? А что значит плохой или хороший? Это можно быстро понять на простом примере.

Допустим, у вас есть процедура объёмом на несколько экранов. Вы её написали месяц назад, а теперь вам нужно несколько изменить её поведение. Для того, чтобы сделать это, вам необходимо:

1. Вспомнить её алгоритм (если забыли)
2. Вспомнить особенности реализации (у вас должны быть комментарии)
3. Вспомнить какой участок кода, чем занимается.

Если код процедуры был прооптимизирован, вероятней всего вам захочется, чтобы после модификации он остался настолько же оптимальным, а поэтому вы должны вспомнить все тонкости кода, или только того участка, который подлежит модификации.

А это не так то просто, даже если исходник написан вами, в вашем неповторимом стиле.

Если этот стиль будет хорошим, вы потратите меньшее время, если бы стиль был бы плохим.

Хороший стиль программирования – это сэкономленное время, которое можно потратить на понимание, модификацию или, как это называют, сопровождение кода. Стиль программирования – это архитектура исходного кода – не только его внешнее оформление, но и использование констант, разбиения кода на функции или процедуры, способы вызова функций и процедур, согласованность структур, их потенциал к расширению, гибкость алгоритмов и многое другое. Стиль программирования сложно отделить от архитектуры самой программы, так как хорошо спроектированная программа не может иметь плохого стиля программирования.

Конечно же, на ЯВУ легче писать качественно оформленные программы, хотя бы, потому что ЯВУ уже имеет готовые средства выражения, и шаблоны мышления.

Что такое шаблоны мышления? Всё чем вы так активно пользуетесь: - типы - функции - классы - массивы - указатели на типы - пространства имён - шаблоны (С++) Всё это направляет ваше понимание программирования как пространства сотканного из таких абстракций.

Недавно я прочёл следующую мысль на форуме WASM.RU:

Да, зачем вы пишите программы на asm под Win32, лучше уже писать под DOS, там хоть нет этого бесконечно однообразного кода создания окон и обработки сообщений.

Такое заявление говорит, что программист не желает писать проекты более чем на 6 000 строк (или 3 000 ). Вместо того чтобы извлечь великую выгоду из единообразия кода, мы ругаем его. А ведь это первый звонок к автоматизации программирования.

Неужели программирование asm может быть похоже на Delphi (ох как его не любят некоторые)? Снова интегрированная среда? Конечно!!! (Жаль, её всё-таки нет!) Но это не значит, что она играет отрицательную роль. Хотя о средствах автоматизации и их создании мы поговорим в другой работе.

Ассемблер не определяет шаблонов мышления, и практически не имеет средств выражения каких либо шаблонов (из-за чего автор пользуется им).

Очень сложно назвать директиву proc средством выражение процедурной модели программирования.

Однако я могу ручаться, если вы научитесь писать качественно стилизированные программы на ассемблере, то на ЯВУ… .

Об искусстве стилизации или проектировании архитектуры написано слишком мало, а рассказать хотелось бы слишком много. Только нельзя объять необъятное, и потому цель этого руководства рассказать об использовании макросов в MASM32, а также о том, как их можно либо нужно использовать, чтобы более качественно стилизировать код.

I.1 Для тех, кто впервые...

Если вы ещё не работали с макросами, или работали, но очень мало, я спешу признаться, что это руководство не предназначалось для начинающих. Но благодаря рекомендациям и советам TheSvin/HI-TECH я решился добавить в него вырезки и упражнения, которые позволят вам быстро войти во вкус макромира MASM32. Если же вы уже имеете дело с макросами, тогда это руководство укрепит ваши знания и представления по данной теме.

Для исследования макромира MASM мы воспользуемся директивой echo, которая позволит вывести нам на экран то, что творится в препроцессоре MASM. Очень удобно, а главное наглядно. Я уверен, что вы быстро усвоите этот материал.

I.2. Примечания (обо всём понемногу)

В данной работе я часто пишу: «Препроцессор ML». Кто-то из умников (или просто жаждущих подловить «на горячем») воскликнет: «Да какой же такой ML.EXE – препроцессор? Наглая ложь». На всякий случай оговорю, что здесь имеется ввиду не утверждение «ML – препроцессор», а именование его подсистемы – препроцессор.

Всё, что есть в этом руководстве не взято с потолка, и не является вымышленным. Весь код проверен, и работает именно так как описано, если только автор случайно не ошибся, что так же случается.

Многое из того, что написано в этом руководстве недокументированно (или плохо документировано) в официальном. Поэтому вы всегда должны помнить, что если в следующих версиях ML (например, 8.0) что-то не будет работать, никто не виноват.

Если вы думаете, что я дизассемблировал ML.EXE – то ошибаетесь. Алгоритмы работы, приведённые здесь, получены логическим путём на основе знаний работы компиляторов, а поэтому их не следует воспринимать как истинные. Важна сама логика работы, понимание которой, поможет вам безболезненно использовать макро, допуская меньшее количество ошибок.

На самом деле MASM очень плохо документирован, и видно MS совсем не относится к нему как к продукту (что вполне очевидно). Хотя уже в MSDN 2002 был внесён раздел MASM Reference, и всё равно – вы не найдёте лучше описания чем в MASM32 by Hutch.

Когда вы прочтете, то воскликните: «Да, зачем мне такой ML?». Есть NASM и FASM – главная надежда мира ассемблерщиков. Однако и теперь ML всё ещё выигрывает у них по удобству эксплуатации, большей частью видимо благодаря Хатчу, и многим замечательным людям, поддерживающим MASM32. Кто знает, может после этой статьи кто-то воскликнет: «Я знаю, какой должен быть компилятор мечты асмовцев!». И напишет новый компилятор. (Автор шутит ?)

Уверен, что программисты из MS вряд ли прочтут эту статью (они плохо знакомы с русским), и оно к лучшему. Возможно, такая статья могла бы их огорчить, а я не люблю портить настроение людям, трудами которых пользуюсь. (Снова шутит, только про что?)

И наконец-то мне в свою очередь хочется порадоваться, что многие вопросы по макросам в MASM закрыты на долгое время, во всяком случае, для русскоязычной аудитории. (Шутит, или нет? Гм…)

I.3. Особенности терминологии

Терминология этой статьи различается от терминологии принятой в MASM.

В частности автором было предложено называть:

MacroConstant    EQU  123          ;; Числовая макроконстанта
MacroVar         =  123            ;; Числовая макропеременная
MacroText        EQU  <string>     ;; строковая макропеременная
MacroText        TEXTEQU <string>  ;; строковая макропеременная

В MASM:

MacroConstant    EQU  123           ;; numeric equates
MacroVar         =  123             ;; numeric equates
MacroText         EQU  <string>     ;; text macro
MacroText        TEXTEQU <string>   ;; text macro 

Можно было бы попросту выбрать терминологию MASM, однако последняя не позволяет объяснять материал систематически. То есть все четыре вида выражений – по сути, являются переменными или константами. Однако в терминологии MASM два последних определения называются текстовыми макро, подчёркивая их связь с макросами.

Если пойти этим путём, то тогда и первые два определения – являются упрощёнными определениями макро. Если разработчики желали подчеркнуть, что сама суть внутренней реализации ML представляет текстовые макросы как макро, то тогда не ясны те все эффекты функциональности, обсуждаемые в этой статье.

Что имеет ввиду автор? Посмотрите что такое макроопределение – это некий текст, который как бы «вставляется» препроцессором в исходный текст программы в месте вызова макро. А что такое в терминологии MASM numeric equates, или text macro – это некоторые переменные, значения которых «подставляются» в исходный текст программы во время компиляции вместо имён этих переменных. Таким образом, можно сказать, что определения представленные выше – макро, но в упрощённом их виде.

Этот спор не решаем, что не так и важно. Поэтому автор отдаёт предпочтение двум терминам для «text macro»: «текстовой макро» и «строковая макропеременная».

Понятие: «numeric equates» является общим для первых двух случаев, и разрывает смысловую связь с двумя последними определениями. Поэтому я пользуюсь своим вариантом терминологии, который подчёркивает, что определения:

MacroConstant    EQU  123       ;; Числовая макроконстанта
MacroVar         =  123         ;; Числовая макропеременная

являются подобными макро. А, кроме того, первое из низ – константа, а второе – переменная.

I.4. Благодарности

Не могу не написать этот пункт, ибо не только автору обязана эта статья.

Она обязана замечательной версии Win98 с инсталляцией от 2000, которая отформатировала весь мой винчестер, и унесла в небытие первый вариант настоящей статьи.

Не малая заслуга в вопросе терминологии MASM, и его разрешении принадлежит Four-F, который как он сам мне признался, съел на макросах собаку, при чём без соли .

Когда я думаю, чтобы было бы без самого Маниакального редактора в Inet, CyberManiacа, то понимаю: без его правок мои статьи приводили бы в ужас, и лишали разума всех морально неустойчивых читателей. CyberManiac: «Только такой замечательный безумец как ты может выдержать ЭТО!!!» .

FatMoon, Rustam, The Svin – вы дали понять мне то, что такая статья действительно нужна, и это, наверное, самое главное. Вряд ли я бы так долго работал над ней, если бы меня никто не подталкивал.

Всех кого я забыл поблагодарить здесь, и кого не забыл, жду в условном месте в условное время для раздачи благодарностей.

С уважением, Edmond/HI-TECH

II. Лень – двигатель Макро

Когда говорят, что лень – это двигатель прогресса, видимо лицемерят или преувеличивают. Скорее это нежелание выполнять одну и ту же работу очень часто. Первая парадигма к созданию макро звучит так:

Если есть что-то похожее, что нужно делать очень часто, я могу оформить это как макроопределение.

Ассемблер, дающий программисту полную свободу в использовании методик программирования, совершенно лишает его средств для выражения этих методик. Например, ООП. В MASM32 нет классов, конструкторов и других механизмов, поддерживающих эту абстракцию. Зато вместо ООП Вы можете придумать множество других методик и абстракций (как, например модель серверов).

Та или иная методика программирования обязательно состоит из каких-либо компонентов, которые являются подобными друг другу. Например, следующие макро очень любимы в примерах пакета MASM32:

  m2m MACRO M1, M2
        push M2
        pop  M1
      ENDM

      return MACRO arg
        mov eax, arg
        ret
      ENDM

Предположим, что кому-то так надоело писать:

        push переменная2
        pop  переменная1

И он решил придумать макро для этого. Эта пара команд осуществляет пересылку данных из одной ячейки памяти в другую. То есть теперь в программе, когда вы захотите написать push/pop, вы можете заменить это некой m2m операнд1, операнд2. Посмотрите на эти два участка кода:

mov wc.cbWndExtra,     NULL
m2m wc.hInstance,      hInst   
mov wc.hbrBackground,  COLOR_BTNFACE+1
-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
mov wc.cbWndExtra,     NULL
push hInst   
pop wc.hInstance,      
mov wc.hbrBackground,  COLOR_BTNFACE+1

Первый вариант не только занимает меньше строк (что тоже важно), но и намного понятнее, чем push/pop (если вы, знаете что такое m2m). Конечно, если говорить о макро m2m, то он имеет и очень важный недостаток.

Мощь макро была бы сказочной, если бы MASM умел следить за кодом, или ему можно было бы указать, что, например, сейчас регистр ebx == 0, или eax никем не используется. Хотя мы попробуем достичь подобного эффекта самостоятельно.

Этот недостаток потеря контроля над оптимальностью кода. Например, более быстрыми, по сравнению с парой команд push/pop, являются mov eax,… Употребляя макро m2m, вы получаете худший код, если стремитесь оптимизировать по скорости. И здесь есть две стороны проектирования кода:

1. Эффективность кода
2. Совершенство стилистики

Используя макро m2m, вы повышаете уровень стилистики, так как сокращаете время на понимание исходного кода (вами же или другим программистом). Однако с другой стороны вы теряете эффективность.

Это одна из вечных задач архитектора – найти баланс между эффективностью в коде и совершенством стилистики.

Другая парадигма использования макро звучит так:

Если, объединяя что-то в одно целое, я улучшаю стиль кода – это можно сделать в виде макроопределения.

Эта парадигма отличается от предыдущей тем, что создание макроопределения обуславливается только улучшением стилизации кода, и не имеет особой практической ценности. Например, я объявил такие макро для определения кода начала и конца в главном модуле программы:

$$$WIN32START		macro
PUBLIC	l$_ExitProgram
_start:                       
	xor	ebx,ebx
			endm
        	                                          
$$$WIN32END		macro
l$_ExitProgram:              
	push	$$$__null
	call	ExitProcess
			end	_start
			
			endm

В этих макро нет по сути никакой пользы, кроме эстетической. Зато, глядя на код, можно сразу понять, что это не что иное, как начало программы нечто вроде main() в C++.

И последняя парадигма использования макро:

Если ты используешь технологию программирования – попытайся заключить её в комплекс макроопределений. Например, для модульного программирования нужно создать макросы для определения модуля, его частей, кода и данных.

Наиболее важная часть использования макро. Посмотрите, например, файл Objects.INC из пакета MASM32 в папке oop (NaN & Thomas).
Мы начнём создание первых макро со следующей задачи.

Наверное, вы знаете, что EXE приложения всегда могут загружаться по адресу равному:

PROGRAM_IMAGE_BASE	EQU	400000h

Во-первых, это даёт нам право убрать из приложения всю Relock секцию, тем самым, уменьшив объём образа (если эта секция нужна для систем плагинов, её можно держать отдельно).

Во-вторых мы можем более не вызывать функцию GetModuleHandle, что так же полезно для нас. Использование константы PROGRAM_IMAGE_BASE очень удобно. Однако, что будет значить это удобство, если всё-таки PROGRAM_IMAGE_BASE не определено? Это будет означать, что мы обязаны переписать весь код. А если этого кода много?

Определённо об этом нужно позаботится заранее. Давайте же будем решать эту проблему при помощи макро! Для этого нам станут необходимыми некоторые знания о том, как обрабатывается макро, и что это такое.

III. Макромир MASM

Макрос представляет собой именованный участок исходного текста программы, который обрабатывается компилятором каждый раз в том месте, где вызывается макрос.

-= Подробней =-

Пример: Создайте небольшой модуль с именем macro.asm. И напишите в нём несколько строчек .386 .data .code echo Hello!!! echo Ты должен увидеть во время компиляции end Так действует директива echo. С помощью неё можно подсмотреть значения переменных. Mycount = 1 %echo @CatStr(%Mycount) Если вы не знаете, как это работает, не волнуйтесь, обо всём будет рассказано. А пока несколько экспериментов: Напишите: MyMacro macro reg dec reg endm .code mov eax,5 MyMacro eax MyMacro ebx Взгляните на код программы под отладчиком. Что у вас получилось? Что будет, если вы измените текст внутри макроопределения? Теперь напишите: MyVar = 1 MyMacro macro MyVar = MyVar+1 %echo MyVar = @CatStr(%MyVar) endm MyMacro MyMacro MyMacro MyMacro Каким будет вывод на экран во время компиляции?

С этого момента вам придётся различать в ассемблере ML две подсистемы: препроцессор и компилятор. Если компилятор переводит код мнемоник в машинный код, вычисляет значения меток и смещений, то препроцессор занимается вычислением выражений этапа компиляции, и что самое важное – процессом раскрытия макросов.

Подобно многим объектам мира программирования макро имеет два состояния в исходном тексте: определение, и использование.

Таким образом, мы будем иметь дело с определением макроса (макроопределением), и его вызовом (использованием макроса).
Макроопределением называется любой текст, заключённый между ключевыми словами:

MacroName		macro paramlist
макроопределение
			endm

При каждом вызове макро, а именно:

…
MacroName
или
		mov	eax, MacroName()
…

Будет анализироваться и исполнятся текст, заключённый в макро. Именно так это и реализовано в ML. Поскольку текст в макроопределении не компилируется, то естественно, вы не увидите сообщений об ошибке, даже если с точки зрения ассемблера эта ошибка будет в теле макроопределения. Однако ошибка появится при попытке вызова макроопределения, её могут выдать вам, либо сам препроцессор, либо компилятор, если текст, сгенерированный препроцессором является неверным с точки зрения компилятора.

Каждый раз, когда препроцессор встречает макроопределение, он помещает его имя в специальную таблицу, и копирует его тело к себе в память (это не обязательно именно так, но вам должна быть понятна суть). Встретив макроопределение, препроцессор не проверяет, а есть ли макро с таким же именем. Это значит, что макро можно переопределять.

MyMacro         macro
echo Это макро 1
                endm

MyMacro         macro
echo Это макро 2
                endm

MyMacro

  

Вы можете самостоятельно удалять макроопределения, из памяти препроцессора используя директиву PURGE:

PURGE macroname

Эта директива удаляет тело макроопределения, однако не удаляет имя макро из таблицы имён. Таким образом, в данном случае:

MyMacro    macro
	mov     eax,ebx
           endm

PURGE MyMacro


;; После этой директивы, MyMacro эквивалентен:
;; MyMacro macro
;;         endm
;; Определению пустого макро.


MyMacro    ;; Ничего не произойдёт.

Разработчики ML задумывали эту директиву для разрешения конфликтов между файлами с множеством макросов, однако мне совершенно не ясно как ей можно воспользоваться. Если вы хотите получить эффект «удаления» макро, лучше применять следующий метод:

<Имя макро, который нужно «удалить»> macro
.ERR <Попытка вызова макро, который не существует>
                                     endm

В этом случае при попытке воспользоваться таким макро, компилятор выдаст ошибку, и вы будете проинформированы о его вызове, что намного лучше неведения. Поэтому просто запомните: «Не нужно использовать директиву PURGE».

Конечно же, использование макро не было бы столь полезным, если бы макро не имел формальных параметров. При вызове макро, препроцессор заменяет все имена формальных параметров их непосредственными значениями в теле макроопределения. Список формальных параметров разделяется запятой, и может иметь вид:

MyMacro macro param0, param1:REQ, param2 := <0>,param3:VARARG

Здесь:
Param0 – пример определения параметра.
Param1:REQ – ключевое слово REQ указывает на то, что этот параметр обязательный. То есть, если он не будет указан, вы получите ошибку этапа компиляции.
Param2:=<0> – пример параметра, который имеет значение по умолчанию. То есть если этот параметр не будет указан при вызове макро, он будет равен этому значению.

Заметьте, что при вызове макро параметр может быть не определён: MyMacro param1,,param3 Значение второго параметра неопределенно.

Param3:vararg – становится именем параметра, который воспринимает всё остальное как строку. При этом запятые между параметрами так же попадают в строку, а значит число параметров макроса в принципе неограниченно.

Ограничениям являются особенности архитектуры компилятора. Так, например, компилятор имеет ограничение на длину логической строки, которая равна 512 байтам.

Конечно же, после параметра с директивой vararg не возможно объявить другие параметры.

Обратите внимание, что если при определении формального параметра в макро нет директивы – он считается необязательным параметром. Более подробно о вызове макро и значении параметров я расскажу далее.

-= Подробней =-

Пример: Так что же происходит с формальными параметрами? Посмотрите, как работает препроцессор ML: MyMacro macro param1,param2 mov eax, param1 mov ebx, param2 endm MyMacro var, 123 1. Препроцессор берёт текст внутри макро, и заменяет в нём все слова param1, param2, на их значения: « mov eax, var mov ebx, 123 » 2. Полученный текст вставляет на место вызова макро, и передаёт компилятору. Вот интересно, а что будет если: MyMacro macro param1,param2 MyMacro2 macro param1 mov eax, param1 mov ebx, param2 endm endm MyMacro var, 123

Можно различать два вида макро – макропроцедуры и макрофункции.

В официальном руководстве MASM различается четыре основных вида макро. Text macros – текстовый макрос Macro procedures – макро-процедура Repeat blocks – блок повторения Macro functions – макро-функция Однако автор считает, что разделение макро на два вида – лучше систематизирует материал, и отражает суть темы.

Макрофункции в отличие от макропроцедур могут возвращать результат, и получают список формальных параметров в скобках, подобно функциям в С. Например:

         mov     eax,@GetModuleHandle()

Заметьте, что к макрофункции невозможно обратится как к макро, вы всегда должны заключать формальные параметры макрофункции между «()», иначе MASM не будет распознавать её как макрофункцию:

         mov     eax,@GetModuleHandle
 error A2148: invalid symbol type in expression
 : @GetModuleHandle

Препроцессор MASM анализирует текст макроопределения на наличие директивы exitm, и помечает макрос как макрофункцию.

Ключевое слово exitm <retval>, аналогично оператору return в C++, выполнение макро заканчивается, и возвращается необязательный параметр retval. Этот параметр – строка, которую должен вернуть макрос.

-= Внимание =-

Если в макро директива EXITM употребляется без параметров: EXITM То препроцессор считает, что это макропроцедура, а не макрофункция. Если в макроопределении есть два вида EXITM с параметром и без, то ML выдаст ошибку о недопустимом использовании директивы EXITM. EXITM <> EXITM : error A2126: EXITM used inconsistently Это подчёркивает тот факт, что макрофункцией считается только макро, который возвращает значение (хотя бы пустое), а директива EXITM без параметров не возвращает никакого значения, что недопустимо в макрофункции.

Таким образом, окончательно будем считать, что макро, которые не возвращают значение – это макропроцедуры, а макро, которые возвращают значение (хотя бы пустую строку) – это макрофункции.

;#######################################################
@GetModuleHandle			macro
Invoke GetModuleHandle,0
					exitm 
					endm
			.code
; Это макрофункция так нельзя
@GetModuleHandle ;;– ошибка
; Так можно
@GetModuleHandle()
;########################################################
@GetModuleHandle			macro
Invoke GetModuleHandle,0
					endm
			.code
; Это макрос. Так правильно
@GetModuleHandle
; Так можно, но всё равно это вызывает ошибку ?
; warning A4006: too many arguments in macro call
@GetModuleHandle()
; Это макро, а не макрофункция так нельзя!!!
		mov	eax,@GetModuleHandle
; И так нельзя
		mov	eax,@GetModuleHandle()
;########################################################  
  

Что касается директивы endm, которая заканчивает каждое макроопределение, в руководстве написано, что при помощи неё так же можно указать возвращаемый параметр: endm <retvalue> Однако на практике это не так. ? Очень странно, хотя об этом чётко написано в руководстве.

Заметьте, что макропроцедура может быть вызвана только в начале строки:

@GetModuleHandle
;; Но не так:
mov	eax,@MyMacro

Макрофункция может быть вызвана в любых выражениях:

;; Так:
mov	eax,@GetModuleHandle()
;; И так:
@FunMacro()
;; И так:
@GetModuleHandle()	EQU	eax

III.1. Функционирование макросов

Чтобы строить макросы, важно понимать, как они работают, и как их обрабатывает MASM. Давайте рассмотрим типичный макро, и этапы его обработки.

MyMacro	macro param1,param2,param3:VARARG
echo param1
echo param2
echo param3
		    endm 


MyMacro	Параметр 1, Параметр 2, Параметр 3, Параметр 4
;; Вывод -=-=-=-=-=-=-=-=
Параметр 1
Параметр 2
Параметр 3,Параметр 4

1. Компилятор встречает лексему MyMacro

2. Он проверяет, содержится ли эта лексема в словаре ключевых слов

3. Если нет, то он проверяет, содержится ли эта лексема в списке макросов.

4. Если да, он передаёт текст, содержащийся в макро препроцессору. Препроцессор заменяет все вхождения формальных параметров в этом тексте на их значения. В данном случае мы имеем:

echo Параметр 1
echo Параметр 2
echo Параметр 3,Параметр 4

5. Препроцессор возвращает компилятору обработанный текст, который после компилируется.

Обратите внимание на пункт 4 и 5. Они ключевые. Очень часто при работе с макроопределениями появляются ошибки из-за неверного понимания порядка генерирования макро текста. Например:

PROGRAM_IMAGE_BASE	EQU	400000h
FunMacro	macro
		exitm <Параметр 3,параметр 4>
		    endm

MyMacro	macro param1,param2,param3:VARARG
echo param1
echo param2
echo param3
		    endm 

MyMacro	PROGRAM_IMAGE_BASE, FunMacro(),Параметр 5

А теперь самостоятельно опишите порядок действий компилятора при вызове этого макро. Запишите его себе куда-нибудь, так чтобы сравнить, и смотрите на вывод:

PROGRAM_IMAGE_BASE
Параметр 3, Параметр 4
Параметр 5

Прежде чем объяснять действительный порядок, я оговорюсь, что директива echoникогда не обрабатывает определённые константы, такие как PROGRAM_IMAGE_BASE.

Это утверждение справедливо даже тогда, когда перед директивой echo стоит оператор %, который может раскрывать только текстовые макроопределения. То есть выражение:

echo FunMacro()

Даст результат:

FunMacro()

Теперь, когда мы немного порассуждали можно привести тот текст, который генерируется из макро:

echo PROGRAM_IMAGE_BASE
echo Параметр 3, Параметр 4
echo Параметр 5

Это означает следующее:

1. При вызове макро, значение формальных параметров воспринимается как текст, и передаётся в макро как строка.
2. Исключение составляют лишь макрофункции, результат выполнения которых вычисляется и присваивается значению параметра.

Специальный оператор % заставляет ассемблер вычислять текстовую строку, следующую за ним, и только потом подставлять в правое выражение. Например, если мы перепишем макровызов так:

MyMacro	%PROGRAM_IMAGE_BASE, FunMacro,Параметр 5

То получим вывод:

4194304			;; Значение PROGRAM_IMAGE_BASE
Параметр 3, Параметр 4
Параметр 5

Давайте рассмотрим ещё один пример, который хорошо показывает, как работает макро. Например, вы определили макропроцедуру (именно его, а не макрофункцию). То когда вы пишите такое:

@Macro что-то, что придёт вам в голову [символ возврата каретки]

Что делает препроцессор ML:

1. Считывает всю строку до символа возврата каретки;

2. Смотрит, как вы определили параметры в макро;

3. Сканирует строку на наличие символа «,» или «<», «>»;

Вам может показаться странным, но препроцессору всё равно, какие символы идут во время вызова макро. То есть вы можете вызвать макро так: @MyMacro Привет, это кириллица в файле,\ и ML не будет на неё ругаться или @MyMacro `!@#$%^&*(){}[] Посмотрите как СИльно (от буквы CИ) будет выглядеть макро в MASM: MyMacro{Это что С++?} MyMacro[Нет, это MASM]

4. Назначает формальным параметрам (любого типа, кроме VARARG) макро участки строк, которые были определены разделителями запятыми (предварительно очистив от хвостовых и начальных пробелов, если только строка не была определена в угловых кавычках <>);

5. Если макро содержит формальный параметр типа VARARG, то ML сперва инициализирует значениями (согласно пункту 4) обычные формальные параметры, и только потом назначает параметру типа VARARG (который может быть только один в конце списка параметров) всю строку до конца.

-= Обратите внимание =-

Если вы пишите макровызов как @Macro Param1 , Param2 То значение параметров будут: param1 = «Param1» param2 = «Param2» Если вы хотите передать сами значения строк, то должны заключит их в угловые кавычки: @Macro < Param1 >,< Param2 >

6. Препроцессор разрешает все вызовы макрофункций, если они есть в лексемах параметра, и присваивает их результат соответствующему параметру. Если лексему в строке параметра предваряет символ %, то он вычисляет её значение до того, как передаст строку внутрь макро.

-= Обратите внимание =-

Благодаря именно такому порядку: 1. Разделение строки на макропараметры 2. Поиск и Вызов макрофункций в значениях макропараметров 3. Присвоение результатов соответствующему макропараметру в следующем случае: MyMacro macro param1,param2,param3 echo param1 endm -------------------------------------- FunMacro macro param:VARARG exitm param endm MyMacro FunMacro(param1, param2, param3) OUT: param1, param2, param3 -------------------------------------- строка, возращаемая макрофункцией присваивается параметру param1, а не param2, param3

Теперь вы в состоянии объяснить следующую ситуацию:

MyMacro    macro 
…
           endm


MyMacro()


Предупреждение при компиляции:
: warning A4006: too many arguments in macro call
  

Как нужно было бы изменить этот макро (именно макро, а не макрофункцию), чтобы предупреждение не выдавалось? А почему оно происходит?

Если вы с лёгкостью ответили на этот вопрос, значит, материал усвоен, иначе советую ещё раз прочитать его, и ответить на следующий вопрос.

Как должен понять компилятор следующий код:

MyMacro     macro param1
param1
            endm 

MyMacro = 2  
  

Естественно отвечать на этот вопрос вы должны без помощи компилятора (то есть проверить компиляцией). Если вы не можете ответить на этот вопрос, или неуверенны в верности ответа, я поменяю задание:

MyMacro     macro param1
echo param1
            endm 

MyMacro = 2  
  

Запустите его в ML. Если и теперь вы сомневаетесь – перечитайте этот пункт снова и снова, продолжая экспериментировать.

III.2. Определение макро переменных и строк

Я бы назвал следующее:

Param = 0
Constant    EQU 123
WASM	     EQU <One Wonderful Wonderful ASM>
WASM_RU     TEXTEQU <http://www.wasm.ru>

макропеременными (с тем фактом, что переменная может иметь константный тип).

В терминологии MASM:

WASM       EQU <One Wonderful Wonderful ASM>
WASM_RU    TEXTEQU <http://www.wasm.ru>

;; Такие определения называются текстовыми макро.
;; В этой статье вы встретите два варианта определений

Потому что под термином «переменная» понимается:

var	dd	123

Переменные являются частью программы, а макропеременные живут только на этапе компиляции. По сути, они есть более простым видом макроопределений, и поэтому их стоит понимать как специальные макро, которые так же раскрываются препроцессором.

Макропеременная может иметь только три типа – целочисленная макропеременная INEGER4 (dword), целочисленная макроконстанта или текстовой макро (строковая макропеременная).

Автор считает значительным упущением отсутствия возможности определять тип макропеременной. Это очень сильно ограничивает возможности макропрепроцессора. Но что поделать.

При чём, в зависимости от вида определения макропеременной ML считает, что:

Param = 0          ;; Param – это целочисленная макропеременная
Constant   EQU 123 ;; Макроконстанта
;; Текстовой макро (Макропеременная строкового типа)
;; (Это не так в руководстве MASM)
Var        EQU     qwer
;; Текстовой макро (Макропеременная строкового типа)
WASM       EQU     <One Wonderful Wonderful ASM>
;; Текстовой макро (Макропеременная строкового типа)
WASM_RU    TEXTEQU <http://www.wasm.ru>

Как вы уже догадались, каждое макроопределение обладает своими свойствами и возможностями.

1. Целочисленная макропеременная. Имеет тип INT (dword). Может участвовать во всех арифметических выражениях MASM. Как переменная она может изменять своё значение.
2. Макроконстанта может иметь целочисленное значение. Её значение не может быть повторно изменено.
3. Текстовой макро может быть любой строкой не более 255 символов. Поскольку он имеет статус переменной, его значение может быть изменено.

А теперь подробнее. Если с целочисленными макропеременными в достаточной степени ясно. То с определениями EQU полный бардак.

Как и в случае с вызовами макро, автор попытается построить алгоритм анализа EQU выражений:

1. Анализируем правую часть. В анализе правой части препроцессор выделяет лексемы, которые классифицирует как числа, строки. Так, например, в выражении:

qqqq	EQU 1234567890 string1 23456789012390 macrofun()

«1234567890» – это лексема число, а «string1» – это строка, «macrofun()» – это всё равно строка (а не макрофункция!!!).

-= Внимание =-

Именно по этому такое определение будет давать ошибку: qqqq EQU 156n7 : error A2048: nondigit in number

2. Если правая часть является верным определением числа в MASM, то есть 123 или 123h или 0101b – выполнить шаг три, иначе шаг четыре.

-= Внимание =-

Обратите внимание, что числа с плавающей запятой в этом случае считаются строкой. Такое поведение связано с внутренней организацией препроцессора ML, который просто «не понимает» чисел с плавающей запятой, и не умеет с ними работать. То есть тип макропеременной Float: Float EQU 1.2345 будет не числовой, а строковой

3. Если полученное число имеет значение, не превышающее диапазон значений для dword – это целочисленная макроконстанта.

-= Интересно =-

Если правая часть для EQU является верным числом более 25 символов, выдаётся ошибка: : error A2071: initializer magnitude too large for specified size При чём такая ошибка появляется даже в том случае, если выражение содержит другие символы через пробел: qqqq EQU 1234567890123456789012390 dfdg Это объясняется действиями в пункте 1, когда ML анализирует лексемы. Кроме того, если числовая лексема не соответствует правилам определения чисел в ML, то есть в середине числа появляется символ A-Z, либо другие символы, не входящие в разряд разделителей – то такая лексема порождает ошибку, даже если она содержит число большее dword диапазона.

4. Иначе – это строковая макропеременная.

Теперь попробуйте самостоятельно определить тип макроопределения:

qqqq	EQU 0x123234
qqqq	EQU 123234h
qqqq	EQU 012323
qqqq	EQU 0.123234
qqqq	EQU 123234 342
qqqq	EQU 4294967296

В данном примере только второй и третий вариант – макроконстанта, остальные – текстовые макро. Последний вариант таким не является, так как превышает диапазон значений для dword.

Замете, что поскольку препроцессор в правой части выделяет корректные выражения, правая часть не может состоять из недопустимых символов. Но при этом она может состоять из директивы определения литерала: «<>» – угловых кавычек.

Директива <текст> – определяет литерал, таким образом, указывая препроцессору ML, что он должен воспринимать нечто как строку символов. При этом сами «<>» – в строку не попадают. Директива <> – является единственной директивой для препроцессора ML, которая определяет литералы.

Именно по этой причине, все виды кавычек – двойные, одинарные, ` – вот такие одинарные, воспринимаются как простые символы, и как следствие проходят к значениям параметров макро. То есть, например: MyMacro “Привет, это строка в двойных кавычках” MyMacro ‘Привет, это строка в одинарных кавычках' MyMacro `Привет, это строка в специальных кавычках` MyMacro "Привет, это строка"'И это'     И замете, что во всех случаях кавычки так же попадают в значения формального параметра макро. Вы можете использовать этот факт, например, для того, чтобы менять поведение макро, в зависимости от типа кавычек обрамляющих строку.

Кроме директивы, определяющей литерал, препроцессор ML имеет свой ESC-символ (символ отмены). В отличие от С этот символ – «!». Он отменяет действие других символов (<, >, ", ', %, ; , а так же символ запятой), которые могут иметь функциональность в том, или ином выражении. Если вы хотите получить «!», вы должны использовать последовательность «!!».

К сожалению, не обходится без проблем и с символом отмены «!». Восстановить точный алгоритм работы мне не удалось. Единственное, что возможно – это привести несколько примеров с непонятными эффектами при его использовании:

literal    EQU	<!>      ;; Пустая строка
;; Ошибка – 
;;: error A2045: missing angle bracket or brace in literal

literal    EQU	<!!>	
;; Один символ «!»
literal    EQU	<!!!!>
;; Не имеют эффекта
literal    EQU	<Привет!" fgd!">
literal    EQU	<Привет" fgd">
;; Один символ «>»
literal    EQU	<!!!>>          ;; literal = «>»
literal    EQU	<Текст!!!>>     ;; literal = «Текст>»
;; Хотя при вызове макро, «!» ведёт себя нормально
;; а так же он ведёт себя нормально в директиве TEXTEQU
Char <Текст!>>

Вывод – не пользуйтесь директивой EQU для определения литералов, для этого есть другая директива – TEXTEQU.

Для директивы TEXTEQU алгоритм несколько отличен от алгоритма EQU, так как в TEXTEQU обрабатывается правое выражение на наличие символа %. То есть вы можете определить этот код:

literal	TEXTEQU	%FunMacro()

Или

literal	TEXTEQU	%(10-5)*30		;; literal = “150”

На самом деле как вы видите, внутренняя работа TEXTEQU значительно отличается от EQU <>. Видимо по этому разработчики ML решили её ввести.

В руководстве MASM32 написано: -------------------------------------------------------------------------------------------- The TEXTEQU directive acts like the EQU directive with text equates but performs macro substitution at assembly and does not require angle brackets. The TEXTEQU directive will also resolve the value of an expression preceded by a percent sign (%). The EQU directive does not perform macro substitution or expression evaluation for strings. -------------------------------------------------------------------------------------------- Теперь вы должны понимать, что это не совсем так. Является ли это ошибкой разработчиков ML? Видимо да. В частности EQU не должна была переводить в статус переменных литералов определения типа: NOLITERAL EQU db И конструкция ниже должна была бы вызывать ошибку: literal EQU db literal EQU dw Но ошибка не появляется, более того значение literal меняется на dw

В заключении к этому пункту, вы должны осознать, что тип определений невозможно изменить. То есть переменная не может стать целочисленной константой:

literal    EQU	string
literal    EQU	123       ;; Это текстовой макро

Второе переопределение символа literal, не изменит его тип на тип целочисленной константы.

Думаю, у Вас возник вопрос: – Что такое? Недокументированные возможности MASM? У меня есть веские основания считать это ничем иным, как ошибкой разработчиков. Давайте предположим, что все макропеременные хранятся компилятором в памяти в виде массива структур. Не вдаваясь в подробности, пусть эта структура будет такая: macrodefine struct type dd ? ;; тип макроконстанты value dd ? ends Как видно из структуры, значение макроконстанты может быть только dword'ом. Если это строка, то в поле value может быть записан указатель на строку (например, ASCIIZ). Поле type может принимать только два значения, которое описывает тип value: либо value – содержит числовое значение макропеременной (константы). Если определяется числовая константа то, вызывается одна функция (назовём её setmacrodefine_val()), которая добавляет в таблицу макроконстанту. Это конечно предположение. И в действительности всё может быть ещё проще или ещё сложнее. Однако вероятность того, что свойства макропеременных хранятся именно подобным образом близка к единице. Теперь если вы немного подумаете, то поймёте: string EQU <string> ;; Строковая макропеременная string TEXTEQU string ;; Строковая макропеременная string EQU string ;; Должна была быть константой Последний случай записывается в таблицу, как строковая макропеременная по той простой причине, что string не может быть записано в поле value, а поле type не имеет специального значения, чтобы указать, что value – это константный указатель на строку (помните C++?). В конце концов, совершенно не важно угадал ли автор причину, или нет. Важно другое – что ошибка достаточно явная. А, кроме того, так и не была исправлена до сих пор (версия 7.0). Зато теперь вы сможет с пониманием отнестись к таким неожиданным эффектам. Видимо разработчики не задумываются о том, что кто-то будет использовать определения MASM, иначе, нежели это написано в руководстве. И кому-то взбредёт в голову проверить, а можно ли переопределить EQU. А подумайте, к каким бы серьёзным неуловимым ошибкам произвела бы эта халатность, если бы на MASM писали сложные приложения. Но как видно их никто не пишет.

Свои особенности имеют так же целочисленные выражения с оператором «=». В таких выражениях перед их выполнением осуществляется полная замена всех макроконстант, макропеременных на их значения, и вызов всех макрофункций.

Как вы думаете, что будет в следующем примере:

literal	EQU	Something
literal 	= 1234

Варианты ответа:

1. Произойдёт ошибка переопределения константы.
2. literal = 1234.

Второй вариант ответа мы должны откинуть сразу, потому что в этом пункте чётко определили, что данное переопределение невозможно. Первый вариант ответа больше похож на правду.… Однако не соответствует истине. Что же произошло? А произошло следующее:

1. Препроцессор нашёл лексемы «literal» и «1234».
2. Обнаружил, что «literal» является текстовым макро, и именно поэтому выполнил замену лексемы «literal» на её строковое значение.
3. Проанализировал строку: «Something = 1234».

Этот факт может быть легко доказан, следующим тестом:

literal	EQU	Something
literal 	= 1234

%echo @CatStr(%Something)
============================
Вывод:
1234

Если вас сбил с толку этот пример, не отчаивайтесь. Всё дело в том, что препроцессор ML в разных выражениях по-разному заменяет макропеременные. Вот об этом мы и поговорим в следующем пункте.

А пока подумайте, что должно случится в этом примере:

num		EQU number
num		EQU	123
num		= 1234

На этом можно было бы закончить данный пункт, если бы не одна особенность использования строк в вызове макро. А точнее приоритет анализа кавычек и директивы определения литерала <>. Не смотря на описанный выше алгоритм поведения макро, оказывается, что препроцессор при вызове макро выполняет определение литерала в кавычках, но что самое интересное, как было отмечено, выше сами кавычки попадают в строку. Если вам нужно передать макро одиночную кавычку вы должны воспользоваться символом отмены «!». Однако самое неприятное таится в том, что символы «<>» и кавычки конкурируют между собой в определениях строк. Например, попробуйте сказать, что должно было бы получиться в этом случае:

%echo @CatStr(<Раз">,<"Два>)
OUT:
Раз">,<"Два

А можно было бы подумать, что ML должен принять операторы <> и запятую. Данное место – источник многих сложно обнаруживаемых ошибок. Например:

FORC char,<str>
	m$__charcode = \
	@InStr (1,<@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ>,<char>)
…

Если в строке попадается символ кавычки, а макропеременная char заменяется на значение кавычки, имеем:

m$__charcode = @InStr (1,<@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ>,<”>)

В этом случае мы получаем ошибку:

missing single or double quotation mark in string

Так и должно быть, потому что кавычки имеют высший приоритет анализа, чем оператор <>. Более того, угловые кавычки <> имеют самый низкий приоритет по отношению ко всем спец. символам, что согласуется с MASM Reference. Посмотрите на Дополнение к статье: пункт 3.a.i, который подозрительно выделен «жирным». В частности, следующее выражение, которое работает без проблем:

TEXT   TEXTEQU <">	;; Это работает?
TEXT   TEXTEQU <;>	;; И это???

Появляется закономерный вопрос: для чего символ отмены «!»?
Данный пример демонстрирует скрытые глубины анализатора ML. А точнее его архитектурное несовершенство. Так как выражения с TEXTEQU как видно обрабатываются отдельной функцией, которая проверяет в первую очередь наличие угловых скобок «<>». Все другие выражения ML обрабатываются другой стандартной функцией, которая была написана задолго до появления TEXTEQU.

Замечательная наука всем программистам, которая демонстрирует, во что выливается халатность архитектора при дальнейших попытках расширения продукта.

Зато благодаря TEXTEQU пример с поиском символа в строке имеет решение:

m$__char TEXTEQU <char>
m$__charcode = \
@InStr (1,<@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ>,%m$__char)

Единственно, отчего не может помочь данный код – это от вылавливания в строке символов «> или <». Для этого можно использовать специальную проверку в условных блоках на наличие символа «>», но при этом придётся отказаться от микроблока FORC.

 

III.3. Обработка выражения в MASM

MASM обрабатывает выражения в правой и левой части в зависимости от контекста. Там, где вам необходима предварительная обработка выражений, используется оператор «%». Он заставляет препроцессор ML сначала вычислить выражение после оператора % (то есть выражение в правой части относительно %), и только потом продолжить анализ всей строки. Например, если вы хотите, чтобы при вызове макро:

num		TEXTEQU	<123>
FunMacro num

макропараметр был бы равен не строке «num», а значению текстового макро num, вы должны поставить оператор % перед num. Например:

FunMacro %num
;;или
FunMacro %(1+2*num)

Но и с оператором % не всё гладко.
Оказывается препроцессор ML, различает два (фактически три) вида выражений, в которых используется оператор %. Первый вид выражений – Арифметические:

Все выражения, содержащие операторы +,-,*,\ а так же сдвиговые и битовые операции

Строковые выражения:

Все выражения результат вычисления которых – строка.

Примеры:

;Арифметические выражения
%(num shl 3)
%num = 2134 shl 3 + 2*6
;Всё равно арифметическое выражение
%(num shl 3 @CatStr(num))
;Строковое выражение
%(@CatStr(num shl 3))
;Строковое выражение
%PROGRAM IMAGE

Так вот что интересно.

В арифметических выражениях происходит полная замена правой части: вызовы макрофункций, значение макроконстант, макропеременных любых типов, как строковых, так и целочисленных. Так же в левой части выражения: замена строковых макропеременных, и вызов макрофункций.

То есть:

Левая часть = Правая часть (Вызвать все макрофункции, и заменить все строковые макропеременные) = (Вызвать все макрофункции, и заменить все строковые и целочисленные макропеременные и константы)

В строковых выражениях происходит замена только строковых макропеременных (текстовых макро) (замете, что в ML нет строковых макроконстант). Это значит что в случае:

%echo PROGRAM_IMAGE_BASE

Появится: «PROGRAM_IMAGE_BASE», а не его числовое значение.

Однако есть и третий частный случай, когда оператор % относится только к одному литералу:

%literal

В этом случае происходит полный комплекс подстановок:

1. Вызываются макрофункции.
2. Заменяются все макропеременные или макроконстанты.

Например:

FunMacro %literal

Значение literal будет подставлено в вызов макро, в независимости от того, какой тип имеет literal.

-= Внимание =-

Выдержка их руководства MASM: -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= temp TEXTEQU %(SIZEOF array / LENGTHOF array) % ECHO Bytes per element: temp Note that you cannot get the same results simply by putting the % at the beginning of the first echo line, because % expands only text macros, not numeric equates or constant expressions. -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=

Следует так же отметить, что в выражениях с exitm оператор % работает точно так же, как с выражениями в TEXTEQU.

 

III.4. Целочисленные выражения MASM

Целочисленные, побитовые операции так же необходимы разработчику макроопределений. Они дают возможность скрыть обработку битовых полей, или вычисление сложных выражений. Например, как это сделано в макрофункции $$$MAKELANGID.

$$$MAKELANGID		macro p:REQ,s:REQ
m$__langid = (s SHL 10) or p
			EXITM <m$__langid>
			endm

Вы всегда должны помнить, что препроцессор MASM не различается знаковые и беззнаковые числа (подобно тому, как это делает x86), и значение числа не может выходить за диапазон dword. Препроцессор MASM не выдаёт предупреждений при переполнении. Следующий пример демонстрирует такое поведение:

myint = 0ffffffffh
myint = myint + 1	;; myint = 0
%echo @CatStr(%myint)

=================================

OUT:
0

;; Ещё один пример с умножением:

myint = 0ffffffffh
;; 
;; 0ffffffffh * 2 = (dword)1FFFFFFFEh = 4294967294
myint = myint * 2
%echo @CatStr(%myint)
=================================
OUT:
4294967294

В следующей статье мы поговорим про то, как работать с 64-bits макропеременными, используя данный факт.

Ниже приводится список операций, которые могут участвовать в целочисленных выражениях MASM.

Оператор	Пример	Описание
AND	res = op1 AND op2	Операция логического «И» над каждым битом операндов op1 и op2.
OR	res = op1 OR op2	Операция логического «ИЛИ» над каждым битом операндов op1, op2
NOT	res = NOT op1	Операция логического «НЕ» над каждым битом операнда op1
XOR	res = op1 XOR op2	Операция XOR между операндами op1, op2
SHL	res  = op1 SHL count	Выполняет побитовый сдвиг влево (наподобие команды x86 shl) операнда op1, на количество бит, указанное в операнде count.
SHR	res  = op1 SHL count	Выполняет побитовый сдвиг вправо операнда op1, на число бит, указанное в операнде count.
+,-,*,/		Основные математические операции
MOD	res = op1 MOD op2	Возвращает остаток от деления операнда op1 на операнд op2
[]	res = op1[op2]	Операция: «Смещение». Выполняет сложение операндов op1 и op2

 

III.5. Вычисление рекурсивных выражений

Теперь, когда мы рассмотрели правила анализа и вычисления выражений в MASM, остаётся раскрыть важный вопрос: «Как происходит анализ выражений, если они состоят из других выражений?».

Обычно это называется короче: вложенные выражения.

Вложенное выражение – это такое выражение, элементы которого сами являются выражениями, которые так же могут иметь вложенность.

Замороченное определение, похожее на «Иди туда, не знаю куда, возьми то, не знаю что» – пример старинной народной русской рекурсии, которая так часто встречается в нашей жизни. )

Например, вызов макрофункции при вызове макро – это вложенное выражение:

MyMacro   FunMacro(Мой парамерт)
;;Или это:
%echo FunMacro(Мой параметр)
;;Или это:
MyMacro   FunMacro(Fun2(Привет))

Вложенность характеризуется параметром количества уровней вложенности. В недавнем примере уровень вложенности был равен двум. При чём вызов Fun2() можно называть выражением низшего уровня вложенности, а вызов макро MyMacro – выражением верхнего уровня.

После анализа выражений, и получения их многоуровневой структуры вложенности, препроцессор начинает вычислять результат выражения самого низшего уровня. Потом подставляет его результат в выражение следующего уровня, и так далее.

Например, для случая:

Fun2   macro param
	exitm <MyCount = param>
	 endm
FunMacro(Fun2(%(12+34)))

Порядок вычислений такой:

1. %(12+34) = 46
2. Fun2(46)
3. FunMacro(MyCount = 46)
4. Результат выполнения FunMacro(MyCount = 46)

А иначе препроцессор не смог бы. Если бы он начал вычисления выражений с верхнего уровня, то это то же самое, как если бы он попытался выполнить народную русскую рекурсию: «Пойди туда, не знаю куда…, вычисли то, не знаю что» или FunMacro(???)

То есть: Вложенные выражения вычисляются последовательно от низшего уровня к верхнему, и результаты вычисления каждого уровня становятся материалом для выражений следующего уровня.

Это правило называется рекурсивным вычислением выражений. Оно используется везде, кроме мест вычисления значений макропараметров при вызове макро (как макросов, так и макрофункций). В этом случае действует правило: результат вложенного выражения присваивается макропараметру и не анализируется повторно. Это значит, что в данном примере:

myvar	EQU	<123>

MyMacro	macro param1,param2,param3
echo param1
	endm 

FunMacro	macro param:VARARG
		exitm <param>
		endm

MyMacro FunMacro(var,@CatStr(<%>,myvar),var4)

вывод будет таким:

var,myvar,var4

То есть препроцессор не будет снова вычислять выражение для второго макропараметра функции FunMacro(). Если бы он сделал это, то тогда вывод был бы таким, как в этом случае:

%echo FunMacro(var,@CatStr(<%>,myvar),var4)
Вывод:
var,123,var4

Теперь, когда вы знаете все тонкости вычисления выражений в MASM, настало время рассмотреть Встроенные макрофункции и директивы, которые участвуют в этих выражениях.

 

III.6. Встроенные макрофункции и директивы

Несмотря на то, что этот пункт не касается самих макросов в MASM, он необходим, для того, чтобы строить макросы, и манипулировать выражениями, возникающими внутри макросов.

MASM обладает несколькими встроенными макрофункциями, макропеременными и макроконстантами, которые работают так, как если бы они были макро, определённые вами. Вот список этих предопределений:

Имя макроопределения, его тип	Описание
Определения Даты и Времени
@Date, текстовое макроопределение (не макрофункция)	Возвращает строку вида MM/ДД/ГГ Где: MM – месяц, две цифры ДД – день, две цифры ГГ – год, две цифры
@Time, текстовое макроопределение (не макрофункция)	Возвращает текущее время в 24-х часовом формате вида ЧЧ:ММ:СС ЧЧ – часы, два числа ММ – минуты, два числа СС – секунды, два числа
Информация об окружении
@Cpu, числовая макроконстанта	Битовая маска, определяющая режим работы процессора. Никакой информации о полях этой маски нет.
@Environ(env), макрофункция	Возвращает строковое значение переменной среды окружения. Например: %echo @Environ(TEMP) Вывод: F:\Temp\asm
@Interface, целочисленная макроконстанта	Информация о языковых параметрах вызова.
@Version,  строковая макроконстанта	Возвращает версию ML. Например: %echo Version = @Version Вывод: Version   = 614Или 615 в MASM 6.15
Информация о файле
@FileCur, строковая макропеременная	Возвращает имя файла и путь к нему (если есть), так как был подан этот файл в командной строке компилятору ML. Пример: %echo FileCur = @FileCur Вывод: FileCur = .\start.asm
@FileName, строковая макропеременная	Возвращает имя файла, без его расширения. То есть для модуля start.asm: %echo FileName = @FileName Вывод:FileName = START
@Line, целочисленная макроконстанта	Возвращает номер текущей строки в файле. Пример: %echo Line = @CatStr(%@Line) Вывод:Line = 31
Строковые макрофункции
@CatStr( string1 [[, string2...]] ), макрофункция	Возвращает строку, созданную объединением строк параметров функции. Пример: %echo @CatStr(<my>,var) Вывод:Myvar
@InStr( [[position]], string1, string2 ), макрофункция	Возвращает позицию вхождения строки string2 в строку string1. Если параметр position определён, тогда поиск начинается именно с этой позиции. Отсчёт позиции начинается с единицы. В случае, если вхождение не найдено макрофункция возвращает значение 0. Параметр position должен быть целым числом больше нуля, но не равным нулю. Пример: %echo @InStr(1,asdfg,s) Вывод:02
@SizeStr( string ) макрофункция	Возвращает число, характеризующее длину строки, или, что тоже самое количество символов в строке. Функция возвращает число, однако, поскольку это макрофункция то тип возвращаемого значения – строка.
@SubStr( string, position [[, length]] ) макрофункция	Возвращает подстроку строки string, начиная с позиции, указанной в параметре position (отсчёт начинается с 1). Если необязательный параметр length задан, он ограничивает размер возвращаемой строки. Параметр length не может быть меньше нуля, и не может быть строкой. Пример: %echo @SubStr(1234567890,2) %echo @SubStr(1234567890,1,5) Вывод: 234567890 12345
Информация о сегментах
@code, строковая  макропеременная	Возвращает имя сегмента кода.
@data, строковая макропеременная	Возвращает модель памяти. Пример: %echo data    = @data Вывод:data    = FLAT
@fardata?, строковая макропеременная	Равен имени сегмента FARDATA?
@WordSize, численная константа	Содержит размер слова в байтах. Для 16-bits – 2. Для 32-bits – 4.
@CodeSize, численная константа	Содержит идентификатор типа памяти. 0 – TINY, SMALL, COMPACT, FLAT. 1 – MEDIUM, LARGE, HUGE
@Model, численная константа	1 – TINY 2 – SMALL 3 – COMPACT 4 – MEDIUM 5 – LARGE 6 – HUGE 7 – FLAT
@CurSeg, строковая макропеременная	Хранит имя текущего сегмента.
@fardata, @stack, строковая макропеременная	Содержат соответствующие имена сегментов

Кроме знания макрофункций, нам так же понадобятся знания о блоках ветвлений или просто IF блоках. Эти блоки позволяют исполнять тот или иной участок исходного кода в зависимости от того, выполняется какое-либо условие или нет. Часто это называют «Условным ассемблированием (компиляцией)», однако для MASM это нечто большее, нежели простое управление компилятором, так как, вы уже поняли, мы имеем дело, как с кодом машины, так и с макрокодом, который вычисляется и живёт только во время компиляции.

Условный блок в MASM имеет следующий общий вид:

[IFDIRECTIVE]      условие
...
[ELSEDIRECTIVE] условие
...
ELSE
...
ENDIF

Если выражение «Условие» равно истине, то выполняется блок кода, идущий после условной директивы, иначе управление передаётся на следующий оператор за блоком. [IFDIRECTIVE]/[ELSEDIRECTIVE] – могут быть той или иной директивой условия. Стандартные директивы IF/ELSEIF/ELSE требуют, чтобы выражение, стоящее при них, было целочисленным. Если вам необходимо проверять другие условия, то для этого в MASM предусмотрены специальные директивы.

Список [IFDIRECTIVE]/[ELSEDIRECTIVE]:

Блок	Условие выполнения блока
IF выражение ELSEIF выражение ELSE	если выражение равно истине
IF1 ELSEIF1	если ассемблер выполняет первый проход
IF2 ELSEIF2	если ассемблер выполняет второй проход (устарело)
IFE выражение ELSEIFE выражение	если выражение равно нулю
IFDEF выражение ELSEIFDEF выражение	если идентификатор, который является результатом выражения, определен. Идентификатором может быть макро, макропеременная, переменная, макроконстанта, любой другой идентификатор. При помощи этой директивы, можно проверить была ли определена та или иная переменная, макро, константа. IFDEF PROGRAM_IMAGE_BASE ;; Выполняем действия если PROGRAM_IMAGE_BASE ;; определена ELSE …
IFNDEF выражение ELSEIFNDEF выражение	если идентификатор не определён.
IFB строка ELSEIFB строка	если строка пустая. Строка считается пустой, если её длинна равна нулю, либо она содержит одни пробелы. С помощью этой директивы можно определяет присутствие/отсутствие необязательных макропараметров. MyMacro macro param1,param2 IFB <param2> ;; Если макропараметр не определён, ;; генерируем ошибку .ERR <Не определён параметр param2>
IFNB строка ELSEIFNB строка	если строка не пуста.
IFDIF str1,str2 ELSEIFDIF str1,str2	если строки различны. IFDIF <String>,<string> echo Этот код выполнится echo потому что строки различны ENDIF
IFDIFI str1,str2 ELSEIFDIFI str1,str2	если строки различны (без учёта различий в регистре букв). IFDIF <String1>,<string2> echo Этот код не выполнится echo потому что строки Одинаковы ENDIF
IFIDN str1,str2 ELSEIFIDN str1,str2	если строки одинаковы. IFDIF <String1>,<string2> echo Этот код не выполнится echo потому что строки Различны ENDIF
IFIDN str1,str2 ELSEIFIDN str1,str2	если строки одинаковы (без учёта различий в регистре букв). IFDIF <String1>,<string2> echo Этот код выполнится echo потому что строки Одинаковы ENDIF

На протяжении всей статьи я часто пользовался следующей директивой, которая позволяет выводить текст на консоль во время компиляции. Эта директива echo. Как мы узнаем позже, она оказалось просто незаменимой при проектировании макро.

Вы уже, наверное, убедились насколько полезна эта директива, позволяющая заглянуть, а что именно происходит в недрах макроса, или посмотреть значения макропеременных.

Кроме этого, есть ещё одна группа директив, без которой мы не сможем обойтись. Не сможем потому, что макрофункции, или макросы, которые мы собираемся создавать должны быть слегка умными, иначе говоря, иметь «защиту от дурака».

Если кто-то неправильно использует макрос, то код, полученный таким образом может быть неправильным с точки зрения программиста, но не вызовет подозрений у компилятора. Поэтому макро не просто должен завершится, а и каким-то образом остановить компиляцию программы с выдачей сообщения об ошибке.

Именно для этого и существует простой набор директив условной генерации ошибки. Действуют они подобно условным блокам и директиве echo. Пример безусловной генерации ошибки:

.ERR <Ошибочка вышла, гражданин начальник>

Условная генерация ошибки, имеют ту же форму, что и IFDIRECTIVE в таблице выше, однако последним дополнительным параметром является строка сообщения. Например:

.ERRE	 выражение,<ошибка, если выражение равно нулю>
.ERRNZ выражение,<ошибка, если выражение не равно нулю>
.ERRDEF id,<ошибка, если id определен>
.ERRB строка,<ошибка, если строка пуста>
.ERRNB строка,<ошибка, если строка не пуста>
.ERRDIF str1,str2,<ошибка, если строки различны>
.ERRDIFI str1,str2,<ошибка, если строки различны
 (без учёта регистра)>
.ERRIDN str1,str2,<ошибка, если строки одинаковы>
.ERRIDNI str1,str2,<ошибка, если строки одинаковы
 (без учёта регистра)>

 

III.7. Символ макроподстановки

Ещё раз вернёмся к формальным параметрам макро. Как было сказано, при раскрытии макроопределения препроцессор заменяет в теле макро формальные названия на их величины. В MASM32 предусмотрено ещё одно средство подстановки макропараметров – внутри строкового литерала.

Предположим нам нужно, чтобы макро генерировал строку: «label_xx». Где xx – это формальный параметр макро. Это можно сделать двумя способами:

@CatStr(label_,xx)	;;Вызов макрофункции конкантенации строк
или
label_&xx&			;;Использование символа макроподстановки

То есть если во время генерации макро, препроцессор встречает в его теле символ «&», он анализирует строку после него. Если эта строка однозначно определяет один из макропараметров, препроцессор заменяет выражение &макропараметр& на значение макропараметра.

Следует отметить, что если макропараметр начинает или заканчивает литерал, то можно использовать только один символ «&»:

label_&xx
;;или ещё пример
label_&xx&&xx2		;; Замена для двух макропараметров xx и xx2

 

III.8. Макроблоки

И, наконец, у читателя должен остаться единственный вопрос: «А как обрабатывать переменные типа VARARG»? Например, рассмотрим возможный макро для вызова функций – STDCALL:

stdcall		macro funname,params:VARARG

			    endm

Этот макро должен генерировать код вызова функции согласно конвенции STDCALL:

1. Поместить параметры в стек в обратном порядке их определению.
2. Вызвать функцию funname, предварительно видоизменив её имя по правилам STDCALL.

Получить видоизмененное имя функции по значению параметра funname можно было бы при помощи символа макроподстановки.

          call	_&funname@(количество параметров * 4)

Но непонятно, как распознать параметры функции, которые представляют собой строку, где значения разделены символом «,». Более того, не понятно, как вообще можно получить эти параметры, и посчитать их число, ведь макропараметр params – это одна строка. То есть при вызове макро:

stdcall win32fun,1,2,3 

Мы должны как-то определить количество параметров, а потом их значения.

Именно для решения этой задачи в MASM предусмотрены несколько специальных макроопределений, которые можно назвать макроблоками.

Первый из них FOR позволяет получить значения элементов, разделённых в строке символом «,».

FOR parameter[:REQ | :=default], string
              statements
ENDM

Вспоминая С конструкцию FOR, вы сразу поймёте что это цикл, где значение parameter последовательно принимает значения элементов списка string.

Вот вам wonderful пример:

FOR parameter, <It’s, wonderful, wonderful, asm>
  echo parameter
            ENDM
ВЫВОД:
-=-=-=-=-=-=
It's
wonderful
wonderful
asm
-=-=-=--=-=-

А вот пример макрофункции, который подсчитывает число аргументов VARARG:

@ArgCount MACRO parmlist:VARARG
           count = 0
           FOR param, <parmlist>
               count = count + 1 
           ENDM
           EXITM count
       ENDM

Вот в принципе, уже на основе этих знаний можно было бы организовать макрос stdcall:

stdcall    macro funname,params:VARARG
           count = 0
           FOR param, <parmlist>
               count = count + 1   ;; Считаем число параметров
			push	param           ;; Помещаем их в стек
           ENDM
                                   ;;Вызываем функцию
		call	???                 ;;А вот как это сделать?
			endm

Ещё несколько минут необходимо для того, чтобы понять, что этот макро работает неправильно. Хотя бы потому, что параметры помещаются в стек не так. Нужно было бы помещать их от последнего к первому, а не от первого к последнему. А, кроме того, ведь символ макроподстановки нельзя употреблять к макропеременной count, потому что это не макропараметр, это макропеременная.

К сожалению, в MASM нет обратной конструкции FOR. Поэтому самый простой выход, который напрашивается сам собой – это изменить порядок параметров в списке, а потом только генерировать команды push.

Вторую проблему можно легко решить, воспользовавшись макрофункцией конкатенации строк:

		call	@CatStr(_,funname,@,%(count*4))

С параметрами в стек будет посложнее. В принципе я бы решил эту задачу, если бы MASM поддерживал бы такой тип макропеременных как массив. Но хотя MASM и не поддерживает этот тип, его можно эмулировать.

count = 0
           FOR param, <paramlist>
               count = count + 1 	;; Считаем число параметров
			@CatStr(var,%count) TEXTEQU <param>
           ENDM

Как вы можете догадаться, в этом примере создаются макропеременные varXX, которым присваиваются значения параметров. Теперь с той же лёгкостью можно работать с этими переменными. Можно снова использовать цикл FOR, однако в данном случае, было бы грамотней воспользоваться значением count, и выполнить цикл столько раз, сколько записано в нашем счётчике параметров. Для этого мы воспользуемся ещё одним макроблоком rept, о котором скажем позже:

nparams = count


		REPT    nparams            	;; Начало блока
               push	@CatStr(var,%count)
			count = count - 1
		ENDM

Блок REPT выполняется столько раз, сколько указано в nparams. Я ввёл эту дополнительную макропеременную, для того, чтобы значение, указанное в REPT осталось неизменным. Однако этого не нужно. Можно было бы написать и так:

REPT    count            	;; Начало блока
            push	 @CatStr(var,%count)
			count = count - 1
		ENDM

Значение макропеременной count инициализирует цикл только один раз вначале, после чего, она может, как угодно менять значение.

И ещё один макроблок, без которого нам невозможно будет реализовать макрос для определения строк уникода, или макрос, который позволяет писать строки OEM в редакторе использующий кодировку win cp-1251 (например, при создании консольных приложений).

Этот макроблок FORC:

FORC char, string
;;блок
           ENDM

Блок FORC выполняется столько раз, сколько символов в строке string, при этом макропараметр char равен текущему символу из строки.
Например, посчитать количество символов в строке можно было бы так:

count = 0
FORC char, <Сколько тут символов?>
count = count + 1
           ENDM
%echo @CatStr(%count)

А вот так, можно было бы посчитать количество пробельных символов.

count = 0
FORC char, <Сколько тут символов?>
	IFB <char>
count = count + 1
	ENDIF
           ENDM
%echo @CatStr(%count)

Упражнение:

TheSvin'у, как и любому программисту, который часто имеет дело с битами, было бы удобно записывать значения бит по группам, через пробел.

;;Вот так неудобно и ненаглядно
        mov eax,011110111011b
;;Вот так удобно и наглядно, но компилятор выдаст ошибку
;;Вариант1
        mov eax, 0111 101 1101 1b
;;А вот так вообще замечательно, только ML неправильно поймёт
;;Вариант2
        mov eax, [0111] [101] [1101] [1]b

Хорошо бы было написать некую макрофункцию, которая смогла бы позволить записывать эти выражения:

		mov eax,nf(0111 101 1101 1b)

Напишите такую макрофункцию, которая позволила бы это делать. Напишите её для первого и второго вариантов исполнения.

 

III.9. Отладка макроопределений и заключение

А напоследок… остаётся маленькая деталь.

И эта деталь не самая приятная. Отладка макроопределений и их испытания невозможны под отладчиком. А, кроме того, если при генерации макро возникает ошибка, то ML выдаёт её в жутком виде:

.\start.asm(84) : error A2008: syntax error : in directive
 MacroLoop(3): iteration 8: Macro Called From 
  .\start.asm(84): Main Line Code

То есть он выдаёт относительную строку в макро MacroLoop(3), где эта ошибка появилась. А если ещё макровызовы будут вложенными, то вам лучше не видеть этой замечательной картины.

Единственной возможностью качественно и относительно легко отлаживать макро – это употребление директивы echo.

На протяжении статьи вы не раз наблюдали примеры её использования. Но я снова повторюсь:

;; Для макропараметров
echo macroparam
;; Для макропеременных типа строка или текстовых макро
%echo macrovar_string
;; Для целочисленных макропеременных, или макроконстант
%echo @CatStr(%macro_num)

Заметьте, чтобы вывести значение целочисленной макропеременной необходимо воспользоваться макрофункцией @CatStr(), и перед аргументом указать оператор %. Почему именно так обсуждалась в пункте III.2. Определение макро переменных и строк.

Теперь вы знакомы с теорией использования макроопределений в MASM32, и сможете смело приступать к разработке макро. Именно этим мы и займёмся в следующей практической части нашего руководства, а так же заполним некоторые пробелы, на которые не обратили внимания здесь.

 

III.10. Абстрактный алгоритм анализа строки MASM (Дополнение)

1. Определены таблицы элементов:

Таблица переменных	Хранит сведения о всех переменных модуля
Таблица меток	Хранит список меток в коде.
Таблица процедур	Хранит таблицу и прототип процедур
Список ключевых слов KEYLIST	Хранит список ключевых слов, на которые реагирует ML
Таблица макрофункций	Хранит тело всех макро, их имена и тип: макрофункция, или макро. Список макропараметров
Таблица макросов	-=-
Таблица макропеременных, или переменных времени компиляции	Хранит тип макропеременной и её значение.
Всё остальное, что не включено

2. Начальное состояние анализа строки.

3. Читать поток символов, пока не встретится символ возврата каретки без предыдущего символа «/». Игнорировать часть строки после «;»

a. Определить наличие лексем первого уровня в строке:

i. Выделить все строковые литералы в кавычках, если только это не выражение с TEXTEQU и символ комментария «;»
ii. Строковые литералы: <текст>
iii. Численные литералы: 1234, 1234h, 01011b
iv. Правильные литералы: строка из символов «A-Z,a-z,_0-9», но не начинающаяся на цифру
v. Литералы разделители: «,.»
vi. Управляющие Литералы: «+-*» Правильные литералы: строка из символов «A-Z,a-z,_0-9», но не начинающаяся на цифру

b. Проверить правильные литералы на совпадение в списке ключевых слов, и определить схему выражения. В зависимости от схемы выражения, выполнить или пропустить:

i. Проверить правильные литералы на совпадение в списке макро (в зависимости от способа вызова в списке макрофункций, или макросов)
ii. Проверить на наличие имени правильного литерала в таблице макропеременных.
iii. Осуществить вызов и замену макро и макропеременных, в соответствии с выражением строки.
iv. Вычислить все выражения допустимые в ML (+-*).

c. Осуществить разбор схемы.

i. Если это определение процедуры, записать в таблице процедур имя и прототип новой процедуры
ii. Если это макроопределение: анализировать его тело. Если найден возвращаемый параметр, записать макроопределение в таблицу макрофункций, иначе в таблицу макросов.
iii. Если это определение EQU вычислить правую часть.

1. Если эта макропеременная уже есть в таблице макропеременных, и её тип – числовой, выдать ошибку. Если эта макропеременная имеет строковый тип, изменить строку, на которую указывает свойство value этой макропеременной.
2. Если правая часть числовой литерал – записать EQU определение в таблицу, и пометить его тип как числовой константы. Записать в свойство макропеременной value значение указателя на строку. Записать свойство value равным числу.
3. иначе EQU – переменная, имеющая указатель на строку. Записать в значения свойства value указатель на строку.

iv. Если это выражение с «=» или подобное, выполнить замену всех литералов на макроконстанты, переменные, вызов всех макрофункций, и только потом выполнять выражение.

4. Перейти к анализу следующей строки.