5.PDF

V. Kod wynikowy

Niniejszy rozdział różni się trochę od reszty książki. Rozważania w nim zawarte

"leżą na niższym poziomie abstrakcji", nie dotyczą bowiem składni ani bibliotek

języka C lecz procesu powstawania programu wynikowego i sposobów ingerencji

w ten proces. Podczas gdy w pozostałych rozdziałach starałem się opisywać język

C w sposób niezależny zarówno od kompilatora jak i sprzętu, ten rozdział będzie

dotyczył tylko komputerów kompatybilnych z IBM PC, pracujących pod nadzo-

rem systemu DOS.

Każdy, kto zetknął się z językiem C, zastanawiał się zapewne, dlaczego naj-

prostszy program:

main()

{}

daje tak duży kod wynikowy. Otóż dzieje się tak nie dlatego, że kompilatory C

dają bardzo nieoptymalny kod, tylko dlatego, że bardzo poważnie traktują każdy

program. W wyniku takiego poważnego podejścia, do każdego programu dołącza-

ny jest spory fragment kodu (w dalszej części rozdziału będę określał go mianem

Startup), który po pierwsze przygotowuje pewne dane dla programu głównego

a po drugie robi wszystko co możliwe, żeby zabezpieczyć system przed zmianami

jakie może poczynić program. Startup zachowuje szereg informacji o stanie syste-

mu w chwili uruchomienia programu: adres zmiennych środowiskowych, wersję

DOS-u, wektory niektórych przerwań, itp. Kolejną wykonywaną czynnością jest

przygotowanie pewnych danych i funkcji wykorzystywanych przez program

główny. Instalowana jest na przykład standardowa funkcja obsługi błędu dzielenia

przez zero, funkcje arytmetyki zmiennoprzecinkowej, zapamiętywana jest wartość

zegara BIOS-u w celu ewentualnego użycia przez funkcję clock .

Jedną z ważniejszych funkcji wykonywanych przez Startup jest przygotowanie

argumentów dla funkcji main . Funkcja ta może mieć trzy argumenty:

main(int argc, char *argv[], char *envp[])

Oczywiście, nie każdy program musi używać argumentów, a nie każdy, który ich

używa, musi używać wszystkich. Poprawne są również następujące nagłówki

funkcji main :

main()

main(int argc)

main(int argc,char *argv[])

W pierwszym argumencie, oznaczonym tutaj argc, Startup przekazuje do progra-

mu głównego liczbę argumentów w wierszu wywołania programu plus jeden.

Drugi argument, oznaczony argv, jest wskaźnikiem do tablicy wskaźników wska-

zujących kolejne argumenty wywołania. Na przykład, jeżeli program został wy-

wołany w następujący sposób:

Wgłąb języka C

program -u book a:\*.c b:\*.c

to argumenty funkcji main będą miały następujące wartości:

argc=5

argv[0]="program"

/* DOS 3.0 i wyzsze */

argv[1]="-u"

argv[2]="book"

argv[3]="a:\*.c"

argv[4]="b:\*.c"

Ostatni argument funkcji main , oznaczony envp, jest wskaźnikiem do tablicy

wskaźników do zmiennych środowiskowych. Ostatnim elementem tablicy jest

wskazanie puste NULL.

Poniższy program używa trzeciego argumentu funkcji main , do wypisywania

wartości zmiennych środowiskowych w chwili uruchomienia programu.

#include <stdio.h>

void main(int c, char *v[], char *env[])

{

while(*env)

printf("%s\n",*env++);

}

Po wykonaniu wszystkich opisanych czynności, Startup wywołuje program głów-

ny, czyli funkcję main . Po powrocie z funkcji main , czyli po zakończeniu dzia-

łania programu, Startup odtwarza zapamiętane przed wywołaniem programu

informacje (na przykład wektory przerwań) i wraca do DOS-u.

1.Zmieniamy Startup

Często pisze się proste programu, nie wymagające zachowywania wektorów prze-

rwań, instalowania procedur obsługi błędów i wykonywania wszystkich tych ope-

racji, które robi Startup. Chcielibyśmy, żeby takie programy były krótkie a mogą

one być krótkie, a nawet bardzo krótkie. Żeby tak się stało, trzeba pozbyć się

zbędnego kodu, a więc trzeba usunąć oryginalny Startup.

Spróbujmy stworzyć własną wersję Startup-u, która będzie ograniczała się jedynie do

wywołania funkcji main , umożliwiała zrobienie z prostego programu małego

COM-a.

W tym miejscu trzeba kilka słów poświęcić sposobowi w jaki kompilator

(i konsolidator) dołączają Startup do programu.

W przypadku kompilatorów firmy Borland jest to realizowane w sposób bardzo

prosty i przejrzysty. Kod Startup zawarty jest w osobnych plikach o nazwach

c0?.obj (? symbolizuje tu literę oznaczającą model pamięci np. s - model

small ). Dla każdego modelu pamięci istnieje osobny kod Startup i osobny moduł

c0?.obj .

V. Kod wynikowy

Konsolidacja programu w środowiskach firmy Borland wygląda następująco:

tlink c0s.obj program ... , program , , cs.lib

(kropki oznaczają ewentualne kolejne moduły programu).

Dzięki takiemu rozwiązaniu zastąpienie Startup-a sprowadza się do zastąpienia

modułu c0s.obj z powyższego przykładu innym, np.:

tlink tsr16.obj program ... , program , , cs.lib

W środowisku Microsoft C nie ma oddzielnych modułów Startup. Kod startowy

"zaszyty" jest w bibliotekach i automatycznie dołączany do każdego programu

łączonego z biblioteką. Aby standardowy kod Startup nie został dołączony do

programu i mógł być zastąpiony innym, w programie należy zdefiniować zmien-

ną o nazwie _acrtused (dlatego we wszystkich programach przedstawionych

w tym rozdziale taka zmienna jest zdefiniowana):

int _acrtused=0;

i dokonać konsolidacji programu z opcją /NOE, np. tak:

link /NOE tsr16.obj program ... , program , , slibce.lib

Wszystkie opisane w tym rozdziale przykłady kodów startowych służą do

otrzymywania programów typu COM.

Punkt wejścia programu typu COM musi mieć przemieszczenie 100h. Nasz

pierwszy, najprostszy Startup od razu wywoła funkcję _main , a po powrocie

z tej funkcji wróci do DOS-u. Przypominam, że identyfikatory globalne w języku

C są automatycznie poprzedzane podkreśleniem. Dlatego funkcja main nazywa

się w rzeczywistości _main.

; plik c0.asm

.MODEL SMALL

extrn _main:near

.CODE

ORG 100h

start: call _main

; wywolaj funkcje main

mov ah,4Ch

int 21h

; wróc do DOS-a

end start

Proszę zwrócić uwagę, że przed powrotem do DOS-u ustawiamy tylko zawartość

rejestru AH, natomiast rejestr AL będzie zawierał wartość zwróconą przez funkcję

main . Ta właśnie będzie zwrócona przez program.

Po asemblacji pliku c0.asm otrzymamy moduł c0.obj.

Możemy teraz napisać pierwszy program, w którym oryginalny Startup zastąpi-

my naszą minimalną wersją. Program będzie zamieniał ze sobą porty drukarki,

a więc po jego wykonaniu port pierwszy stanie się drugim i vice versa. Progra-

Wgłąb języka C

mik taki jest przydatny np. gdy mamy uszkodzony port LPT1 i chcemy "podsta-

wić" go portem LPT2.

/* plik lptport.c */

int _acrtused=0;

void main() /* program wymienia adresy portów LPT1 i

LPT2 */

{

int x;

x=*(int far *)0x408; /* 40h:08h adres

LPT1 */ *(int far *)0x408=*(int far *)0x40A; /*

40h:0Ah adres LPT2 */

*(int far *)0x40A=x;

}

Program zamienia ze sobą adresy portów drukarki umieszczone w obszarze da-

nych BIOS-u. Załóżmy, że program znajduje się w pliku lptport.c . Po skompi-

lowaniu w modelu Small 1) otrzymamy moduł lptport.obj .

Możemy teraz utworzyć program wykonywalny:

tlink /t c0.obj lptport.obj , lptport.com

lub dla Microsoft C

link /NOE c0.obj lptport.obj , lptport , , slibce

exe2bin lptport.exe

W bieżącym katalogu zostanie utworzony program LPTPORT.COM . Jego dłu-

gość w zależności od kompilatora i ustawionych opcji wyniesie około 50 bajtów!

Wprawdzie nie robi on wiele, ale ten sam program skompilowany "standardowo"

zajmuje przecież prawie 4 tysiące bajtów.

Następny programik będzie służył do wyboru opcji w programach wsadowych

(typu .bat). Będzie on pobierał z klawiatury odpowiedź na zadane pytanie

i zwracał odpowiednią wartość. Wartość zwracaną przez program można

w programach wsadowych testować przy pomocy warunku:

if ERRORLEVEL liczba

Warunek ten jest spełniony, gdy wartość zwrócona przez ostatnio wywołany

program jest równa lub większa od wartości liczba.

Ponieważ funkcje obsługi wejścia w standardowych bibliotekach C są dość ob-

szerne, będziemy czytać klawiaturę bezpośrednio przy pomocy funkcji BIOS-u.

Odpowiednią do naszego programu będzie funkcja 0 przerwania 16h. Funkcję

1 Wszystkie programy należy kompilować bez informacji dla debuggera, a w kompila-

torach firmy Microsoft z opcją /Gs

V. Kod wynikowy

_getch czytającą znak z klawiatury zdefiniujemy w osobnym pliku getch.asm ,

gdyż będziemy jej używać także w innych programach 2) .

; plik getch.asm

.MODEL SMALL

.CODE

proc __getch

; funkcja pobiera znak z bufora

klawiatury

mov ah,0 ; i zwraca jako rezultat

int 16h ; je ż eli bufor jest pusty czeka na

znak

ret

endp

public __getch

end

Wykorzystana funkcja 0 przerwania 16h czeka na naciśnięcie klawisza i zwraca

w rejestrze AX kod naciśniętego klawisza. Wartości tej nie trzeba nigdzie przepi-

sywać, ponieważ program w języku C spodziewa się przekazania wartości funkcji

typu int

właśnie w rejestrze AX.

Program ma pobierać odpowiedź na pytanie. Załóżmy, że po naciśnięciu klawi-

sza T (odpowiedź twierdząca) program będzie zwracał wartość 116 (kod znaku 't')

a w przeciwnym wypadku wartość 0.

/* plik tak_nie.c */

int _acrtused=0;

main()

{

char c=_getch();

/* pobierz znak z

klawiatury */

if(c=='t'||c=='T')

return 't';

/* jezeli 't' lub 'T'

else

return 0;

/* w przeciwnym razie

}

Teraz kompilujemy nasz program w modelu Small i tworzymy program wyko-

nywalny.

tlink /t c0.obj getch.obj tak_nie.obj , tak_nie

lub

link /NOE c0.obj getch tak_nie , tak_nie , , slibce

exe2bin tak_nie.exe

Programik ma tylko 50 bajtów długości. Można go wykorzystać w programach

wsadowych w następujący sposób:

2 Moduły asemblerowe, w których definiowane są symbole używane w programie w C

należy kompilować programem TASM z opcją /ml

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: