Výuka assembleru

7. Procedury a funkce

V tomto díle si něco řekneme o procedurách a jejich volání. Procedury a funkce jsou samozřejmou součástí každého programu. Dokonce i ten nejjednodušší prográmek, který v assembleru (nebo v nějakém vyšším programovacím jazyce) napíšeme, bude mít aspoň jednu proceduru. Ano, WinMain je procedura jako každá jiná. Od ostatních se liší pouze tím, že je volána operačním systémem jako vstupní bod programu.
Pozn.: Ve vyšších programovacích jazycích se obvykle mluví o procedurách, funkcích, rutinách nebo i podprogramech. Protože tyto pojmy jsou do značné míry podobné, nebudou v tomto článku rozlišovány. Bude-li řeč o proceduře nebo funkci, rozumí se tím stejný element programu.

Důvody, proč psát procedury

Existuje několik důvodů, proč je dobré program dělit na procedury namísto "lineárního" kódu, který je celý pouze ve WinMain:

• Procedury umožňují opakovaně použít stejnou funkčnost.
  Jestliže se v programu na více místech objevuje kód, který provádí stejnou činnost, je dobré tento kód umístit do procedury. Program bude kratší, protože daný kód tam bude pouze jednou. Oprava případné chyby v v proceduře je podstatně pohodlnější, než kdybychom opravovali kód na více místech.
• Procedury umožňují psát přehlednější programy.
  Program vhodně členěný na procedury je přehlednější, než program, napsaný "lineárním" způsobem. Vhodně zvolené jméno procedury (např. CopyFile, PaintWindow, WaitForSingleObject) rychle připomene činnost procedury a kód programu je pak jasnější.
• Procedury je možné jednodušeji přenést do jiného programu.
  Je jednodušší zkopírovat proceduru, která tvoří samostatnou jednotku programu, než opisovat kód.

Volání procedur

Pro volání procedury se používá instrukce call. Tato instrukce uloží do zásobníku adresu následující instrukce za instrukcí call a provede skok na adresu, která je parametrem instrukce call. Důvodem ukládání návratové adresy do zásobníku je nutnost znát adresu, kam má být proveden návrat z funkce. Instrukce pro návrat z funkce, ret (obdoba příkazu "return" z C nebo "Exit" z Pascalu), jednoduše vybere z vrcholu zásobníku návratovou adresu a provede skok na tuto adresu. Tento princip zajišťuje, že je možné funkci volat z libovolného místa (i z jiné funkce) a návrat bude vždy proveden na správné místo. Dokonce i volání procedury ze sebe samé (tzv. rekurze) díky tomuto principu funguje. Jediné, co funkcionalitu návratu z funkce spolehlivě zničí, je přepsání zásobníku na "vhodném" místě nebo prostá změna adresy uložené v registru ESP.

Parametry procedur

Aby byla procedura co nejuniverzálnější, je nutné její činnost řídit vstupními parametry. Např. procedura CopyFile by nebyla příliš použitelná, pokud by kopírovala pouze soubor "C:\Dokument.txt" do "A:\Dokument.txt". Proto např. funkce CopyFile, kterou poskytují Windows, má tři parametry (jméno zdrojového souboru, jméno cílového souboru a zda má funkce přepsat cílový soubor, pokud existuje). V praxi je většina procedur v programu s jedním nebo více parametry.
Parametry se do procedury mohou předávat dvěma způsoby (oba se používají i ve vyšších programovacích jazycích):

• Předávání parametrů v registrech procesoru
  Tento způsob je jednodušší a rychlejší. Funkce bude první parametr očekávat v registru EAX, druhý v registru EBX, třetí v ECX atd. Nevýhodou je jednak omezení maximálního počtu parametrů na zhruba 4 (registrů nemáme k dispozici neomezený počet, navíc některé není dobré používat k předávání parametrů). Dále je nutné pamatovat na to, že volaná procedura bude potřebovat několik registrů na prováděné výpočty. Další nevýhoda je v nekompatibilitě s vyššími programovacími jazyky.
• Předávání parametrů v zásobníku
  Předávání parametrů přes zásobník je sice složitější, je ale bezpečnější a univerzálnější. Počet parametrů předávaný tímto způsobem není omezen (i když funkce s více než 15ti parametry jsou vzácné a svědčí spíše o špatném návrhu). Vyšší programovací jazyky předávají parametry pomocí zásobníku a také naprostá většina API funkcí Windows očekává parametry předané tímto způsobem.

Předávání parametrů funkce do zásobníku se provádí sérií instrukcí push, seřazených od posledního parametru k prvnímu. Volání funkce MessageBox, zapsané v C/C++ jako

    MessageBox(NULL, szMessage, szTitle, MB_OK);

provedeme takto:

        push    MB_OK
        push    offset szTitle
        push    offset szMessage
        push    0
        call    MessageBox

nebo jednodušeji pomocí direktivy INVOKE, která automaticky vytvoří potřebnou sekvenci instrukcí push, následovanou instrukcí call:

        INVOKE  MessageBox, NULL, offset szTitle, offset szMessage, MB_OK

Na první instrukci uvnitř funkce MessageBox bude stav zásobníku následující:

Adresa	[ESP]	[ESP+04h]	[ESP+08h]	[ESP+0Ch]	[ESP+10h]
Obsahuje	RetAddr (Návratová adresa)	hParent (NULL)	szMessage	szTitle	nFlags (MB_OK)

Kdo a jak ale odstraní hodnoty, které jsou do zásobníku vloženy před zavoláním funkce MessageBox ? Závisí to na tzv. volací konvenci funkce:

Volací konvence	Kdo odstraňuje parametry	Jak budou parametry odstraněny
_cdecl	Volající, těsně za instrukcí call	Posunutím zásobníku na správnou hodnotu, např. add esp, 10h
_stdcall	Volaná funkce	Instrukcí ret XX, kde XX je počet parametrů násobený čtyřmi

Při volání funkce je nutné vědět, kterou volací konvenci musíme použít. Obecně platí, že funkce API Windows používají volací konvenci _stdcall (označovanou také jako WINAPI), a standardní funkce knihovny C používají konvenci _cdecl. V případě, že zvolíme volací konvenci nesprávně, dojde většinou k pádu programu.

Návratová hodnota procedury

Návratová hodnota z funkce je "výsledek" této funkce. Některé funkce vracejí výsledek výpočtu, jiné zase hodnotu, která informuje o úspěchu nebo neúspěchu činnosti funkce. Není nutné, aby každá funkce měla návratovou hodnotu - např. funkce, centrující okno buďto skončí s úspěchem nebo s neúspěchem (např. pokud okno neexistuje).
Návratová hodnota je vracena v registrech procesoru podle následující tabulky:

Velikost vracené hodnoty	Registr
8 bitů (byte, char)	AL
16 bitů (word, short)	AX
32 bitů (dword, long)	EAX
64 bitů (qword, __int64)	EDX (horních 32 bitů) EAX (spodních 32 bitů)

Co bude procedura dělat ?

Než napíšeme proceduru, měli bychom si rozmyslet několik věcí:

• Co (všechno) bude procedura dělat ?
  Tato otázka je nejdůležitější. Při psaní většího programu většinou zjistíme, že některý kód se opakuje a je vhodné jej umístit do procedury. Jestliže např. na několika místech přesunujeme okno tak, aby bylo uprostřed obrazovky, bude dobré napsat proceduru CenterWindow. Činnost procedury by se ale měla omezit pouze na vycentrování okna, není vhodné přidávat do procedury např. nastavení titulku okna nebo barvy pozadí. Takto napíšeme univerzální proceduru, která bude použitelná v každém programu.
• Jaké budou parametry procedury ?
  Parametry procedury by měly být zvoleny tak, aby byla procedura co nejuniverzálnější. Např. procedura CenterWindow by jako parametr měja obsahovat handle okna, které chceme vycentrovat. Odhad parametrů procedury vyžaduje jistou zkušenost s programováním, pokud po několika dnech programování zjistíte, že jste parametry neodhadli správně, nebojte se je změnit.

Píšeme proceduru

Následující příklad ukazuje způsob zápisu procedury a její volání. Jde o funkci, která násobí dvě čísla (v praxi bychom to samozřejmě provedli pomocí jediné instrukce, zde jde o jednoduchý příklad):

.code


Multiply PROC dwNumber1 :DWORD,
              dwNumber2 :DWORD

        mov eax, dwNumber1
        mul dwNumber2

        ret
Multiply ENDP



WinMain PROC    hInstance    :HANDLE,
                hPrevInstance:HANDLE,
                lpszCmdParam :LPSTR,
                nCmdShow     :WORD

        INVOKE  Multiply, 10, 20

        ret
WinMain ENDP

Některé podrobnosti volání funkcí v assembleru se do dnešní lekce již nevejdou, probereme je příště.

Copyright Ladislav Zezula 2004