Связь разноязыковых модулей : лабораторный практикум на ЭВМ : Метод. укзания (90,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Кафедра компьютерной безопасности и математических методов обработки информации Связь разноязыковых модулей Лабораторный практикум на ЭВМ Методические указания Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов специальности Прикладная математика и информатика Ярославль 2006 1

Стр.1

УДК 004.5 ББК В 18 С 24 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. План 2006 года Рецензент кафедра компьютерной безопасности и математических методов обработки информации Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова Составители: О.В. Власова. Н.Б. Чаплыгина Связь разноязыковых модулей : лабораторный практикум на С 24 ЭВМ : метод. укзания / сост. О.В. Власова, Н.Б. Чаплыгина; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2006. – 40 с. Цель лабораторных работ по практикуму на ЭВМ – изучение архитектуры связи программы и подпрограммы, получение навыков компоновки программ из модулей, написанных на разных языках программирования: языке высокого уровня С++ или Pascal и машинно-ориентированном языке Ассемблере. Методические указания предназначены для студентов 1-го курса математического факультета, обучающихся по специальности 010200 Прикладная математика и информатика (дисциплина «Практикум на ЭВМ», блок ОПД), очной формы обучения. Методические указания будут полезны и студентам других специальностей, интересующимся вопросами взаимосвязи разноязыковых программ. Ил. 7 УДК 004.5 ББК В 18 © Ярославский государственный университет, 2006 © О.В. Власова, Н.Б. Чаплыгина, 2006 2

Стр.2

Введение Модульный подход к программированию является одним из видов структурного программирования, который наряду с объектно-ориентированным программированием широко применяется при проектировании и составлении программ. Основа модульной технологии состоит в разбиении задачи на более мелкие составляющие части, называемые модулями. Эти модули являются независимыми функционально и связываются между собой посредством передачи данных. Их можно создавать на разных языках программирования, связывая в единый выполняемый модуль на этапе компоновки. При выборе языка программирования высокого уровня существует возможность некоторые модули программировать на языке Ассемблера в целях повышения эффективности программы, уменьшения ее рабочего времени. Так, например, если в данной части программы используются многократно выполняемые циклические фрагменты или обращение к некоторым аппаратным средствам, которое затрудняется использованием языка высокого уровня, то данный модуль можно реализовать на машинноориентированном языке Ассемблере. Существуют различные способы включения ассемблерного кода в программы. Большинство современных компиляторов с языков высокого уровня имеют специальные операторы, позволяющие прямо в тексте исходной программы делать ассемблерные вставки. Такое средство, называемое встроенным Ассемблером, позволяет использовать инструкции Ассемблера наравне с командами языка высокого уровня. Это дает возможность сочетать преимущества программирования на языке высокого уровня с эффективностью локальных фрагментов программ. В этом состоит одно из решений проблемы связи программ, написанных на разных языках. Его недостаток в том, что программирование вставки на Ассемблере в большой степени зависит от синтаксиса языка высокого уровня, от контекста программы. Другое решение состоит в использовании внешних процедур или функций, написанных на разных языках. Можно написать на 3

Стр.3

Ассемблере отдельную функцию и вызывать ее из программы на языке высокого уровня, например С++ или Паскаль. Этот подход удобен тем, что функции создаются и отлаживаются независимо друг от друга, связываясь лишь на этапе компоновки. В этом случае функции имеют более универсальный характер и могут быть использованы другими программами, кроме того, могут быть легко изменены или заменены другими в случае необходимости. За раздельную компиляцию приходится платить затратами на разработку кода: программист, работающий с Ассемблером, должен вникать во все детали организации интерфейса между кодом С++ и кодом Ассемблера. В то время как при использовании встроенного Ассемблера Borland C++ сам выполняет спецификацию сегментов, передачу параметров, ссылки на переменные С++, и т.д. Отдельно компилируемые функции Ассемблера и С++ должны все это выполнять самостоятельно. В представляемых методических указаниях рассмотрим обе возможности связывания частей программ, написанных на разных языках: языках высокого уровня (С++, Паскаль) и машинноориентированном языке Ассемблере. Кроме того, приведем пример непосредственного использования переменных из одного сегмента данных одновременно вызываемой и вызывающей разноязыковыми функциями, т.е. пример организации глобальных (внешних) имен в случае создания модулей на разных языках. 1. Вызов программой на языке С++ функции на Ассемблере В интерфейсе Ассемблера и C++ есть два основных аспекта. Во-первых, различные части кода С++ и Ассемблера должны правильно компоноваться, а функции и переменные в каждой части кода должны быть доступны (если это необходимо) в других частях кода. Во-вторых, код Ассемблера должен правильно работать с вызовами функций, соответствующими соглашениям языка С++, что включает в себя доступ к передаваемым параметрам, возврат значений различного типа, передачу управления в вызываемую программу и возврат управления из нее в вызывающую программу, 4

Стр.4

соблюдение правил сохранения информации в регистрах, корректную работу со стеком. Исходный файл на С++ имя_файла1.cpp Компилятор bcc.exe Объектный код имя_файла1.obj Этап компоновки tlink.exe Исполняемый модуль имя_файла1.exe Рис. 1. Цикл компиляции, ассемблирования и компоновки программы, созданной на языках С++ и Ассемблере Си и ассемблер используют одни и те же регистры процессора. Если в ассемблерной подпрограмме используется какой-либо регистр, то его содержимое необходимо сохранить в стеке и восстановить перед завершением функции. Если нарушить какое-либо соглашение о связи подпрограммы с вызывающей программой, то программа в момент выхода из подпрограммы может просто «вылететь» в неизвестном направлении. Разберем связь модулей на конкретном примере. Пример 1. Постановка задачи 1. Программа на языке С++ читает с клавиатуры двумерный целочисленный массив (матрицу) и передает его ассемблерной функции, с тем чтобы получить от нее линейный массив, составленный из максимальных по столбцам положительных элементов 5 Этап компиляции Исходный файл на Ассемблере имя_файла2.asm Компилятор tasm.exe Объектный код имя_файла2.obj

Стр.5