3.3. Обработка строк

Для работы со строками, или цепочками символов или чисел (т.е. попросту говоря, с массивами произвольных данных) в МП предусмотрен ряд специальных команд:

movs - пересылка строки;
cmps - сравнение двух строк;
seas - поиск в строке заданного элемента;
lods - загрузка аккумулятора (регистров AL или АХ) из строки;
stos - запись элемента строки из аккумулятора (регистров АХ или AL).

Эти команды очень удобны, однако их использование сопряжено с некоторыми трудностями, так как процессор, выполняя эти команды, неявным образом использует ряд своих регистров. Только если все эти регистры настроены должным образом, команды будут выполняться правильно. В результате включение в программу предложения с командой, например, movs, требует иной раз 6-7 дополнительных предложений, в которых осуществляется подготовка условий для правильного выполнения этой команды.
Хотя команды обработки строк, как правило, включаются в программу без явного указания операндов, однако каждая команда, в действительности, использует два операнда. Для команд seas и stos операндом-источником служит аккумулятор, а операнд-приемник находится в памяти. Для команды lods, наоборот, операнд-источник находится в памяти, а приемником служит аккумулятор. Наконец, для команд movs и cmps оба операнда, и источник, и приемник, находятся в памяти.
Все рассматриваемые команды, выполняя различные действия, подчиняются одинаковым правилам, перечисленным ниже. Операнды, находящиеся в памяти, всегда адресуются единообразно: операнд-источник через регистры DS:SI, а операнд-приемник через регистры ES:DI. При однократном выполнении команды обрабатывают только один элемент, а для обработки строки команды должны предваряться одним из префиксов повторения. В процессе обработки строки регистры SI и DI автоматически смещаются по строке вперед (если флаг DF = 0) или назад (если флаг DF = 1), обеспечивая адресацию последующих элементов. Каждая команда имеет модификации для работы с байтами или словами (напри-мер, movsb и movsw).
Таким образом, для правильного выполнения команд обработки строк необходимо (в общем случае) предварительно настроить регистры DS:SI и ES:DI, установить или сбросить флаг DF, занести в СХ длину обрабаты-ваемой строки, а для команд seas и stos еще поместить операнд-источник в регистр АХ (или AL при работе с байтами).
Однако сама операция, после всей этой настройки, осуществляется одной командой, которая обычно даже не содержит операндов, хотя может иметь префикс повторения.
Стоит подчеркнуть, что строки, обрабатываемые рассматриваемыми командами, могут находиться в любом месте памяти: в полях данных программы, в системных областях данных, в ПЗУ, в видеобуфере. Например, с помощью команды movs можно скопировать массив данных из одной массивной переменной в другую, а можно переслать страницу текста на экран терминала. Рассмотрим несколько примеров использования команд обработки строк, ограничившись лишь теми фрагментами программ, которые имеют отношение к рассматриваемому вопросу.

Известно, что в ПЗУ BIOS, сегментный адрес которого составляет F000h (см. рис. 1.5), наряду с программами управления аппаратурой компьютера, хранятся еще и некоторые идентификаторы. Так, в восьми байтах ПЗУ, начиная с адреса F000h:FFFSh, записана в кодах ASCII дата разработки ПЗУ. В примере 3.6 выполняется чтение этой даты, сохранение ее в памяти и вывод на экран для контроля. Поскольку интересующая нас дата хранится в ПЗУ BIOS в кодах ASCII, никаких преобразований содержимого этого участка ПЗУ перед выводом на экран не требуется.
В программе осуществляется настройка всех необходимых для выполнения команды movs регистров (DS:SI, ES:DI, CX и флага DF) и одной командой movsb с префиксом rep содержимое требуемого участка ПЗУ переносится в поле bios. Перенос строки байтами подчеркивает ее формат (в строке записаны байтовые коды ASCII), однако в нашем примере, при четном числе переносимых байтов, более эффективно осуществить пере-нос по словам. В этом варианте команда movs будет фактически повторяться не 8 раз, а только 4. Для этого достаточно занести в СХ число 4 (вместо 8) и использовать вариант команды niovsw.
Для выполнения команды movs нам пришлось настроить сегментный регистр DS на сегмент BIOS. Если в дальнейшем предполагается обращение к полям данных программы, как это имеет место в примере 3-6, в регистр DS следует занести сегментный адрес сегмента данных. После этого, настроив остальные регистры для вызова функции 40h, прочитанную из BIOS строку можно вывести на экран.
В рассмотренном примере неявно предполагалось, что программа будет в дальнейшем как-то использовать полученную из BIOS информацию. Если задача программы заключается просто в выводе на экран даты выпуска BIOS, то нет необходимости сначала копировать эту дату из BIOS в поля данных программы, а потом выводить ее на экран. Можно было поступить гораздо проще: настроив регистр DS на сегмент BIOS, а регистр DX на адрес строки с датой, вызвать функцию 40h и вывести на экран текст непосредственно из сегмента BIOS. Тогда содержательная часть программы сократится в два раза и примет такой вид:

Приведенный фрагмент не имеет отношения к данному разделу, так как в нем уже нет команд обработки строк. В то же время он подчеркивает важность сегментных регистров и гибкость сегментной адресации. Функция 40h ожидает найти адрес выводимой на экран строки в регистрах DS:DX, и никакие другие регистры в этом случае использовать нельзя. С другой стороны, эти регистры можно настроить на любой участок памяти и вывести на экран (а также и на принтер, в файл или в последовательный порт) данные откуда угодно.
Рассмотрим теперь пример работы с командами lods и stos, которые можно использовать как по отдельности, так и в паре друг с другом. Эти команды очень удобны, в частности, для прямого обращения к видеопамяти.
К экрану, как и к любому другому устройству, входящему в состав компьютера, можно обращаться тремя способами: с помощью функций DOS (прерывание 21h), с использованием прерывания BIOS (для управления экраном используется прерывание 10h) и, наконец, путем прямого программирования аппаратуры, в данном случае видеобуфера (видеопамяти). Функции DOS позволяют выводить только черно-белый текст и имеют ряд других ограничений (нельзя очистить экран, нет средств позиционирования курсора); при использовании прерывания BIOS все эти ограничения снимаются, однако программирование с помощью средств BIOS весьма трудоемко; наконец, прямая запись в видеопамять, предоставляя возможность вывода цветного текста в любую точку экрана, является процедурой очень простой и, к тому же, повышает скорость вывода (по сравнением с использованием системных средств) в десятки и сотни раз. Прямое обращение к видеобуферу удобно использовать, например, в обработчиках прерываний, где запрещен вызов функций DOS и имеются ограничения на обращение к средствам BIOS.
Пусть по ходу программы необходимо вывести в нижнюю строку экрана предупреждающее сообщение. Для этого в программу надо включить следующие предложения:

Регистры DS:SI настраиваются на адрес начата выводимой строки; регистры ES:DI - на адрес требуемой позиции в видеобуфере. В регистр СХ надо поместить длину строки в байтах, а флаг DF сбросить, чтобы двигаться по строке вперед. На экран будет выводиться содержимое регистра АХ, в младшем байте которого должен находиться код ASCII выводимого символа, а в старшем байте - атрибут символа, т.е. код цвета символа (в младшем полубайте) и код цвета фона (в старшем полубайте). В примере число 31h образует синие символы по бирюзовому фону. При желании можно выбрать другую комбинацию цветов, выбрав ее с помощью табл. 3.1.

Таблица 3.1. Коды цветов стандартной цветовой палитры

Код   Цвет                    Код       Цвет
0h      Черный               8h         Серый
1h      Синий                 9h         Голубой
2h      Зеленый              10h       Салатовый
3h      Бирюзовый         11h       Светло-бирюзовый
4h      Красный             12h        Розовый
5h      Фиолетовый       13h        Светло-фиолетовый
6h      Коричневый       14h        Желтый
7h      Белый                  15h        Ярко-белый

Выбирая цвета, следует иметь в виду, что при стандартной настройке видеосистемы для цвета фона можно использовать лишь значения из левого столбца таблицы; выбор любого яркого цвета из правого столбца приведет в выводу мерцающего символа. Например, атрибут символа Bill образует синий мерцающий символ на бирюзовом фоне (а не синий символ на светло-бирюзовом фоне).
Содержательную часть цикла вывода образуют две команды lodsb и stosw. Первая команда загружает в регистр AL код очередного символа, вторая выводит его вместе с атрибутом, хранящемся в АН, на экран. При этом после каждого выполнения команды lodsb содержимое SI увеличивается процессором на 1, смещая адресацию к следующему символу строки; в то же время каждое выполнение команды stosw увеличивает DI на 2 (потому что команда stosw работает со словами), смещая адресацию на экране на 2 байт, т.е. как раз к позиции следующего символа.
Примеры использования команд cmps и seas можно найти в Приложении.