MASM宏使用总结

MASM（Macro Assembler)是由微软公司提供的汇编工具，虽然有些年头了，但是仍然存在于 vc.net这样比较新的工具中。有很多汇编教科书以这个为对象，讲述了如何用汇编去设计一个程序，作为计算机科学系学生的基础课。但是，讲述的内容大体上还是停留在5.1版，而且停留在DOS的时代。虽然提到了win32下的汇编，但是并没有放在首要的位置。另一个被忽视的是作为MASM最大特色的宏，怎么去看待汇编工具中提供的强大的宏，以及怎么和在什么场合下使用宏，语焉不详。本文是作者在大量使用MASM宏，搭建了一个汇编环境下的OOP系统后，作的一个总结。 

善用宏，能够减少重复编码，以及构建强大的功能，是重用代码，美化代码的一个有力的工具。宏在高级语言中是一个应该被极力避免的东西，在低级语言中确未必如此。 

宏就是预处理 
宏就是在代码被汇编成为obj文件之前进行的预处理。由于发生在汇编期（Assembly-Time, 和高级语言中的编译期是一个意思），所以不会给执行期带来负担，可以用作代码生成工具，设置和C++中的模板一样，用作meta-programming的工具。在MASM中宏可以分为两种：1、 Text Macro 2、Procedure (Function) Macro。第一种宏就是和#define pi 31415926这样的简单的文本替换的宏，第二种就是那种带参数，可以有局部变量，可以返回值这样的可以看作函数或者过程的宏。下面就先从Text Macro入手，看看如何使用简单的宏。 

简单的文本宏
你可以给一个字符序列指定一个符号名，然后在源代码的其余部分用这个名字来代替这个字符序列。这个指定了名字的文本就是文本宏。说白了就是文本替换。用TEXTEQU来定义一个这样的宏。 

  name TEXTEQU 
  name TEXTEQU textvar
  name TEXTEQU %numvar

我这里给出的使用说明和MASM Programmer Guide中给出的不大一样，但是这个更能说明问题。我在这儿只解释第一个用法，后面的用法将在讲了“汇编期变量”之后再讲。举一些使用的例子。

  pi TEXTEQU <3.1416>
  DWPTR TEXTEQU 
  arg1 TEXTEQU <[bp+4]>

然后在代码中就可以用pi这些名字来代替3.1416这些。<>表示他们是字符串，如果把不加<> 则会把你给出的字符串当作一个汇编期的文本变量来进行求值，而这样的话会出错的。

汇编期的变量与常量
这个几个东西其实都有自己的名字，其实按照用法来说就是汇编期的常量与变量的意思。比如Text Macro（对，就是前面的文本宏）用作汇编期的文本常量，Name Assignment用作汇编期的数值变量。

定义汇编期常量 

什么是汇编期常量呢？其实也就是常量的意思，因为无论在编译期还是执行期它都是静态的，一旦定义之后其值不能改变。回忆在C中，你用#define来定义常量。但是#define可以改变一个宏所等于的值，也就是说常量与否需要你的维护（编译器会给出一个警告）。在MASM 中有一个关键字专门用来定义常量，尝试改变常量的值会得到一个错误提示。

 name EQU expression
  name EQU 

第一个是用作定义个“数值”常量，第二个是用作定义“文本”常量。以后要特别区分开文本和数值。

定义汇编期文本变量

汇编期文本变量是对“text macro”的另外一个看法。其实它们是同一个事情。当你定义了一个文本宏之后，你可以把那个宏名看作汇编期文本变量的名字，被宏名替换的文本内容作为变量的文本值。

那么前面说过的第二种用法：name TEXTEQU textvar就很好理解了。就是让把一个文本变量赋给另一个文本变量。比如：

  talent TEXTEQU 
  taowen TEXTEQU talent

第一行定义了一个名字为talent的汇编期文本变量，第二行把talent的值赋给了名为 taowen的变量。从结果上看这个和：


  talent TEXTEQU 
  taowen TEXTEQU 

是一样的，但是第二种做法是先因为文本宏替换的作用把talent变成了genius。实际的效果是这样的：

  taowen TEXTEQU 

显示文本变量的内容

在C中经常用printf，在运行期显示一些变量的内容来进行调试。而在MASM中则用echo来在汇编期显示文本变量的内容。

  china TEXTEQU 
  %echo china

这样会在汇编时的命令行中出现great country。如果你把%号去掉，则显示的是china。你应该可以推测出%是干什么的了，就是对一个变量进行求值。

定义汇编期数值变量

常量有两种那么变量也应该有两种。这里就介绍汇编期数值变量的用法。

  name = expression

expression是一个数值表达式，比如：

  val = 3+4

此时val就是一个数值变量，其值为7。你也可以这么写：

  valexp TEXTEQU <3+4>
  val = valexp

看上去好像式把一个文本变量赋给了数值变量，进行了类型转换（呵呵，效果是一样的）。其实实际上是把3+4写到了valexp处，因为文本宏进行了文本替换。

把数值变量赋给文本变量

前面我们看到了如何“把文本变量赋给数值变量”，那么反过来呢？

  val = 3+4
  valexp TEXTEQU val

结果是提示错误：STest.asm(15) : error A2051: text item required。汇编器说需要文本项，那么我们加上<>就好了。

  val = 3+4
  valexp TEXTEQU 

用%echo valexp检查一下你就会发现，并不是如你所愿的显示的是7，而是val。这个是因为<>使得汇编器认为val是一个字符串，由于数值变量不是文本替换的宏，并不会把val替换为7，所以当然显示的是val。正确的做法是：

  val = 3+4
  valexp TEXTEQU %val

%号和前面的用法一样，是用作求值。回忆一开始介绍的文本宏的用法中的第三条就是： name TEXTEQU %numvar。这个用法就是让一个数值变量的值赋给文本变量，经常用作显示一个数值变量的值。调试的时候这么写。

 pi = 3.1415926
  temp TEXTEQU %pi
  %echo temp

这个是一个很重要的调试技巧。

宏过程和宏函数
前面从简单的文本宏引出汇编期的常量与变量。如果仅仅是用在宏外的代码中，一个文本宏作一些简单的替换就足够了。它们更多的是用在复杂的宏中，这些宏可以看作过程和函数。同汇编期的变量一样，它们是用在汇编期的。

下面将不再把text macro视为宏，而把它视为文本变量。宏直接指宏过程或者宏函数。宏过程是不带返回值的宏，而宏函数是带返回值的宏。它们都可以带参数，也都可以有局部变量。其实可以统一的成为宏函数，或者汇编期函数

用如下的格式创建一个简单的宏

  name MACRO
statements
  ENDM

statements中可以进行判断或者循环，可以说是非常的全功能。但是汇编期的函数和执行期的函数是很不一样的，一个是发生在汇编期的预处理，另一个是把执行期的执行位置改变，执行一段代码之后返回。

  clear_eax_m MACRO
   xor eax, eax
  ENDM
  clear_eax_p Proc
xor eax, eax
ret
  clear_eax_p Endp

关于这个两者的区别，我假定你已经理解了，如果不理解可以参考任何一本汇编教科书，上面有完整的汇编代码说明为什么不同。

给宏传递参数
参数对于函数的重要性不言而喻，对于宏的参数如下定义。

  name MACRO parameterlist
  statements
  ENDM

简单情况下，对于parameterlist就是参数名字用,号格开，比如：

  clear_reg MACRO reg
xor reg, reg
  ENDM

调用的时候，用这种格式：

  clear_reg eax

对于宏过程，这个是唯一的调用格式。

参数的传递和执行期的函数的参数传递也是很不一样的。参数是被直接替换的。你可以作这么一个试验：

  TestMacro MACRO param
echo param
%echo param
  ENDM
  TextVar TEXTEQU 
  TestMacro TextVar

输出的结果是TextVar和Hello。到底是怎么回事就不用我多说了。你甚至可以进一步测试：

  TestMacro MACRO param
param TEXTEQU 
  ENDM
  TextVar TEXTEQU 
  TestMacro TextVar
  %echo TextVar

输出的结果是How are you。可见所谓的参数不过就是替换。参数名会被引数名给替换（引数就是调用时候传递过去的那些参数）。由于MASM中宏这个系统中，所有的这些变量名的符号都是在一个共同的空间之中（呵呵，怎么听起来像数学术语？），都是全局的东西。 

对于参数可以进行一些限定修饰，比如让你调用的时候一定要传递这个参数：

  Clear_reg MACRO reg:REQ
xor reg, reg
  ENDM

或者指定一个缺省值：

  Clear_reg MACRO reg:= xor reg, reg
  ENDM

或者让参数个数成为一个变数。

  Clear_reg MACRO regs:VARARG
FOR reg, 
  xor reg, reg
ENDM
  ENDM

不过要注意的是VARARG修饰的参数必须是参数中的最后一个。

让宏返回一个值
宏过程和宏函数的区别在于是否有返回值。当然这里的返回值和执行期的函数的返回值也是很不一样的。执行期的函数是通过eax来传递返回值的。而这里，也不过是直接替换而已。返回值的语法是这样的：

EXITM textitem

一个宏函数可以有多个EXITM，就像C中的函数可以有多个return一样。不过必须返回值一致。看一个简单的例子

  Who MACRO
EXITM 
  ENDM
  %echo Who()

结果是显示taowen。如果把()去掉，则显示的是who。可见对于宏函数的调用一定要加上 ()。而调用宏过程则不能加()。看一个有趣的例子：

  Who MACRO temp
%echo temp
  ENDM
  Who()

显示的结果是()。说明()被当作传递给宏过程的参数了。

可以比较随意的使用返回值，可以把返回值这么用。

  Who MACRO
EXITM 
  ENDM
  Who() TEXTEQU 

这样就定义了汇编期文本变量，值为genius。可见宏函数可以用在任何文本变量可以出现的地方，很多地方可以把高级语言中函数中那些类推过来。

局部变量
宏中可以有局部变量，它看起来像局部的，实际上不过是一些名称上的小技巧。

对于局部变量有两点事实：1、在函数外无法访问，2、在对函数的不同次的调用中其值应该不受前次调用的影响。

  TestMacro MACRO
  LOCAL LocalVar
%echo LocalVar
LocalVar TEXTEQU 
  ENDM

如果对于函数的调用每次之间会互相影响，那么这么调用：

  TestMacro
  TestMacro

第一次会产生一个未定义变量的错误，而第二次就会输出Hello。事实上，由于LocalVar 是LOCAL的。所以两次都是未定义错误。这个就体现了局部变量的多次调用的独立性。

下面我们来揭穿局部变量的底牌。不用我多叙述，直接看看这个你就明白了：

  TestMacro MACRO
  LOCAL LocalVar
echo LocalVar
  ENDM
  TestMacro
  TestMacro

输出的结果是：??0000与??0001。这个就是局部变量的实际名字。局部变量就是通过怪怪的名字让外部无法访问（你不知道它是什么名字），然后在每次展开同一个宏的时候用不同的名字替换局部变量的名字，使得多次调用之间不会互相影响。

其实你可以试验一下这个：

  ??0000 TEXTEQU 
  TestMacro MACRO
  LOCAL LocalVar
%echo LocalVar
  ENDM
  TestMacro

显示的结果是Hello，这样就在一个宏过程（函数）的外部访问了局部变量。

文本操作
MASM内置了两套文本操作功能，一个是宏函数，另一个是Directive。功能是一样的，但是提供了表达上的灵活性。

name CATSTR [[textitem1 [[, textitem2]] ...]]
name INSTR [[position,]] textitem1, textitem2
name SIZESTR textitem
name SUBSTR textitem, position [[, length]]

这一套是Directive，作用分别是：连接文本，查找子文本，获得文本长度，取子文本。 

@CatStr( string1 [[, string2...]] )
@InStr( [[position]], string1, string2 )
@SizeStr( string )
@SubStr( string, position [[, length]] )

这一套是宏函数。用一个例子显示两套其实是一样的：

taowen TEXTEQU @CatStr(, )
%echo taowen

taowen CATSTR , 
%echo taowen

可以看到两个例子输出的都是He is genius。有两点需要注意：1、@CatStr这样的宏函数可以作为左值，被用来赋值。2、@CatStr这样的宏函数对于参数并不自动求值，当行为和你想的不一样的时候，加上%。

对于具体的使用不是很难，试验一下就可以知道了。一点就是第一个字符的索引是1，而不是C中的0。

%与求值
%可能是最难使用的语法了。一般就是行为和你想的不一样的时候，加上%试验一下。%与 <>与!等，构成了一团糟。

一般情况下，你不用%号。用%可以把数值变量转变为文本变量。可以用%号强制取出文本的值。比如：

  Index = 0
  NameT CATSTR , %Index
  %NameT TEXTEQU 
  %echo Person0

先对Index用%就是把数值变成文本，第二个%就是把NameT变成Person0。这里也演示了一个产生变量名的很重要的技巧，只要把Index进行一些递增，就能够构建一个变量的数组了。 

<>可以一定程度上放置被求值，不过大部分情况下由于文本宏的替换不受影响，所以仍然取到的是替换后的值。!用来取消符号原有的意思。比如：

  Symbol CATSTR , , 
  %echo Symbol

输出的结果是Go, Go。如果不加!则,号会导致错误。有趣的是如果你在第二个Go后面加上 !本来应该是Go, Go!。结果确实一个缺少右尖括号的错误，原来是!把>的原有意思变化了，不再表示结束了。如果你这样：

  Symbol CATSTR , , >
  %echo Symbol

得出的就是Go, Go>。看出来是怎么回事了吧。要产生!，就这么写：

  Symbol CATSTR , , 
  %echo Symbol

关于什么时候用<>什么时候不用，我的看法是最好能用<>就用<>。具体为什么，是因为能够加大适用范围。

在宏中进行循环
循环有四种：WHILE,REPEAT,FOR,FORC。语法如下：

  WHILE expression
statements
  ENDM
  REPEAT expression
statements
  ENDM
  FOR parameter [[:REQ | :=default]] , 

statements
  ENDM
  FORC parameter, 
statements
  ENDM

WHILE与REPEAT从用法到效果是一样的，至少我认为是一样的。expression要求值为一个数值，可以用EQ（等于），LT（小于）这些判断Operator来比较数值。

  I = 0
  WHILE I LT 10
Temp TEXTEQU %I
%echo Temp
I = I + 1
  ENDM

输出的结果就是0一直到9。

FOR与FORC是专门用途的循环，一个是用于取得一个参数列表中的各个参数，另一个是逐个取出一个字符串中的每个字符。各举两个例子就可以明白：

  TestMacro MACRO params:VARARG
FOR param, 
  %echo param
ENDM
  ENDM
  TestMacro arg1, arg2, arg3

显示的结果是arg1然后是arg2然后是arg3。

  FORC char, 
%echo char
  ENDM

分别显示的是H和e和l和l和o。

在宏中进行判断
判断很简单了，不过有很多种IF,IFDEF,IFIDN,IFE,IFNDEF,IFDIF。使用上没有什么值得注意的都比较简单。分别是判断数值，判断符号是否定义，判断两个文本是否一致。

关于宏还有定义在宏中的宏，OPATTR， SIZEOF, LENGTHOF, 等等许多比较高级的东西。不过我相信有前面讲述的基础，这些东西的使用不过是查查手册的事情。