Автор: Ian Hodger
Основное предназначение этой статьи, заполнить пробелы в оригинальной документации по Borland Delphi Developer, при этом весь программный код, а так же теория, полность совместимы со всеми версиями Delphi.
Основное направление статьи, это познакомиться с использованием ассемблера в Object Pascal. Однако, не будем пропускать и те аспекты программирования, которые будут требовать пояснения для конкретных примеров, приведённых в этой статье.
Перед тем, как начать, хотелось бы определиться с уровнем знаний, необходимых для нормального усвоения данного материала. Необходимо быть знакомым со встроенными средствами отладки в Delphi. Так же необходимо иметь представление о таких терминах как тип реализации (instantiation), null pointer и распределение памяти. Если в чём-то из вышеупомянутого Вы сомневаетесь, то постарайтесь быть очень внимательны и осторожны при воплощении данного материала на практике. Кроме того, будет обсуждаться только 32-битный код, так что понадобится компилятор не ниже Delphi 2.0.
На мой взгляд, Object Pascal, это инструмент, позволяющий генерировать быстрый и эффективный код, однако использование ассемблера в некоторых случаях позволяет решать некоторые задачи более эффективно. За всю работу с Delphi, я пришёл к выводу, что использование низкоуровневого кода необходимо в двух случая.
В конце статьи мы рассмотрим примеры, которые явно отражают значимость этих критериев, а так же не только когда и где использовать ассемблерные вставки, но и как включать такой код в Delphi.
Надеюсь, что Все читатели этой статьи имеют как минимум поверхностное представление о работе процессора. Грубо говоря, это калькулятор с большим объёмом памяти. Память, это не более чем упорядоченная последовательнось двоичных цифр. Каждая такая цифра является байтом. Каждый байт может содержать в себе значение от 0 до 255, а так же имеет свой уникальный адрес, при помощи которого процессор находит нужные значения в памяти. Процессор так же имеет набор регистров (это можно расценить как глобальные переменные). Например eax,ebx,ecx и edx, это универсальные 32-битные регистры. Это значит, что самое большое число, которое мы можем записать в регистр eax, это 2 в степени 32 минус 1, или 4294967295.
Как мы уже выяснили, процессор манипулирует значениями регистров. Машинный код операции прибавления 10 к значению регистра eax будет выглядеть следующим образом
05/0a/00/00/00
Однако, такая запись абсолютно не читабельна и, как следствие, не пригодна при отладке программы. Так вот Ассемблер, это простое представление машинных команд в более удобном виде. Теперь давайте посмотрим, как будет выглядеть прибавление 10 к eax в ассемблерном представлении:
add eax,10 {a := a + 10}
А вот так выглядит вычитаение значения ebx из eax
sub eax,ebx {a := a - b }
Чтобы сохранить значние, можно просто поместить его в другой регистр
mov eax,ecx {a := c }
или даже лучше, сохранить значение по определённому адресу в памяти
mov [1536],eax {сохраняет значение eax по адресу 1536}
и конечно же взять его от туда
mov eax,[1536]
Однако, тут есть важный момент, про который забывать не желательно. Так как регистр 32-битный(4 байта), то его значение будет записано сразу в четыре ячейки памяти 1536, 1537, 1538 и 1539.
А теперь давайте посмотрим, как компилятор преобразует действия с переменными в машинный код. Допустим у нас есть строка
Count := 0;
Для компилятора это означает, что надо просто запомнить значение. Следовательно, компилятор генерирует код, который сохраняет значение в памяти по определённому адресу и следит, чтобы не произошло никаких накладок, и обзывает этот адрес как 'Count'. Вот как выглядит такой код
mov eax,0 mov Count,eax
Компилятор не может использовать строку типа
mov Count,0
из-за того, что как минимум один параметр инструкции должен являться регистром. Если посмотреть на строку
Count := Count + 1;
то её ассемблерное представление будет выглядеть как
mov eax,Count add eax,1 mov Count,eax
Для переменных, тип которых отличается от целого, всё усложняется. Однако, рассмотрим эту тему немного позже, а сейчас предлагаю закрепить теорию практическими примерами.
Итак, рассмотрим первый пример. Сразу извинюсь за тривиальность, но с чего-то надо начинать.
function Sum(X,Y:integer):integer; begin Result := X+Y; end;
А вот так будет выглядеть операция сложения двух целых чисел на ассемблере:
function Sum(X,Y:integer):integer; begin asm mov eax,X add eax,Y mov Result,eax end; end;
Этот код прекрасно работает, однако он не даёт нам преимущества в скорости, а так же потерялось восприятие кода. Но не стоит огорчаться, так как те немногие знания, которые Вы почерпнули из этого материала, можно использовать с большей пользой. Допустим, нам необходимо преобразовать явные значения Red,Green, и Blue в цвета типа TColor, подходящие для использования в Delphi. Тип TColor описан как 24-битный True Colour хранящийся в формате целого числа, то есть четыре байта, старший из которых равен нулю, а далее по порядку красный, зелёный, синий.
function GetColour(Red,Green,Blue:integer):TColor; begin asm {ecx будет содержать значение TColor} mov ecx,0 {начинаем с красной компоненты} mov eax,Red {необходимо убедиться, что красный находится в диапазоне 0<=Red<=255} and eax,255 {сдвигаем значение красного в правильное положение} shl eax,16 {выравниваем значение TColor} xor ecx,eax {проделываем тоже самое с зелёным} mov eax,Green and eax,255 shl eax,8 xor ecx,eax {и тоже самое с синим} mov eax,Blue and eax,255 xor ecx,eax mov Result, ecx end; end;
Заметьте, что я использовал несколько бинарных операций. Эти операции также определены непосредственно в Object Pascal.
Продолжение следует …