ovt3-masm-strings/task.md

# Лабораторная работа №3

## Строковые операции в MASM32

**Дисциплина:** Основы вычислительной техники и операционные системы
автоматизированных технологических комплексов (Б1.В.01)
**Направление:** 15.03.06 «Мехатроника и робототехника»
**Семестр:** 3 · **Объём:** 4 часа аудиторных + самостоятельная работа
**Среда:** MASM32 (редактор QEditor / сборка `ml` + `link`), отладчик OllyDbg

---

## 1. Цель работы

Получение навыков программирования на языке Assembler для Win32,
в частности освоение команд работы со строками (цепочечных команд)
и их практического применения в операциях поиска, копирования,
изменения данных.

**Задачи:**

- освоить цепочечные команды `MOVS`, `LODS`, `STOS`, `SCAS`, `CMPS`
  и префиксы повторения `REP`/`REPE`/`REPNE`;
- научиться создавать GUI-приложение Win32 на MASM32 (главное окно,
  поле ввода, кнопка, обработка сообщений);
- реализовать индивидуальный вариант обработки строки с вводом и
  выводом в диалоговом окне Windows;
- провести вычислительный эксперимент и убедиться в правильности
  результата.

---

## 2. Задание

Разработать алгоритм и программу на языке Assembler для Win32
в соответствии с **индивидуальным заданием** (см. раздел 5, вариант
выдаёт преподаватель). Ввод и вывод осуществить **в диалоговом окне
Windows**.

Работа состоит из пяти частей.

### Задание 1. Окно Windows: ввод и вывод — 2 балла

Создать GUI-приложение Win32 на MASM32:

1. Стандартная «шапка» программы: `.386`, `.model flat, stdcall`,
   `option casemap:none`, подключение `windows.inc`, `user32.inc`,
   `kernel32.inc` и соответствующих `.lib`.
2. В `WinMain`: заполнить структуру `WNDCLASSEX`, зарегистрировать
   класс (`RegisterClassEx`), создать окно (`CreateWindowEx`),
   показать его (`ShowWindow`) и запустить цикл сообщений
   (`GetMessage` / `TranslateMessage` / `DispatchMessage`).
3. В оконной функции `WndProc` обработать:
   - `WM_DESTROY` — выход из программы (`PostQuitMessage`);
   - `WM_CREATE` — создать **поле ввода** (класс `edit`) и
     **кнопку** (класс `button`) с уникальными ID.
4. Обработать `WM_COMMAND`: получить строку из поля ввода
   (`GetWindowText` в буфер) и вывести результат обработки обратно
   в поле (`SetWindowText`) или в `MessageBox`.

> Подробное описание создания окна, регистрации класса, структуры
> `WNDCLASSEX`, создания дочерних элементов `edit`/`button`, разбора
> `WM_COMMAND` и функций `GetWindowText`/`SetWindowText` — в
> дополнительном материале **«Программирование на Ассемблере в Win32»**
> (файл `Окна в  MASM32.PDF`, разделы 9, 10, 14).

**Проверка:** программа собирается и запускается; окно содержит поле
ввода и кнопку; закрытие окна завершает процесс.

### Задание 2. Алгоритм варианта — 2 балла

По номеру варианта (раздел 5) разработать алгоритм:

- определить тип обработки: одну строку, числа в тексте, слова или
  две строки;
- выбрать направление просмотра (`CLD`) и регистры: `ESI` — источник,
  `EDI` — приёмник результата, `ECX` — счётчик;
- указать, какие цепочечные команды применяются на каждом шаге и как
  меняются `EDI`/`ESI`/`ECX`;
- предусмотреть крайний случай (пустая строка / конец данных).

Оформить блок-схему или пошаговое описание алгоритма.

**Проверка:** алгоритм соответствует варианту; указаны начальные
регистры и результат.

### Задание 3. Программа — 2 балла

Реализовать алгоритм на MASM32. **Обязательно** использовать
цепочечные команды и префикс повторения:

| Команда | Назначение |
|---------|------------|
| `MOVS` (`MOVSB`/`MOVSW`/`MOVSD`) | копирование элемента цепочки `ES:[EDI] ← DS:[ESI]` |
| `LODS` | загрузка элемента цепочки в `AL`/`AX`/`EAX` |
| `STOS` | запись элемента из аккумулятора в `ES:[EDI]` |
| `SCAS` | сравнение элемента цепочки с аккумулятором (поиск) |
| `CMPS` | сравнение двух элементов цепочек `DS:[ESI]` и `ES:[EDI]` |

Префиксы: `REP` — повторять, пока `ECX ≠ 0`; `REPE`/`REPZ` —
повторять, пока `ECX ≠ 0` **и** `ZF = 1`; `REPNE`/`REPNZ` — пока
`ECX ≠ 0` **и** `ZF = 0`. Направление просмотра задаётся флагом `DF`:
`CLD` (DF = 0, вперёд) или `STD` (DF = 1, назад).

> **Числовые варианты (12–16, 23–24):** числа в тексте нужно разбирать
> посимвольно — выполняйте `SCASB`/`LODSB`, выделяйте цифры (ASCII
> `'0'`..`'9'`), накапливайте цифры в число и анализируйте его.

**Проверка:** программа собирается и выдаёт правильный результат;
использованы минимум две цепочечные команды и префикс `REP*`.

### Задание 4. Вычислительный эксперимент и отладка — 1,5 балла

1. Прогнать программу на 3–5 контрольных строках:

   | № | Контрольная строка | Назначение |
   |---|--------------------|------------|
   | 1 | пустая строка | проверка краевого случая |
   | 2 | строка из одних пробелов | проверка обработки пробелов |
   | 3 | строка с цифрами | вариант числового задания |
   | 4 | строка со смешанным регистром | проверка ASCII |
   | 5 | строка длиной около длины буфера | защита от переполнения |

2. Сверить результат, посчитанный вручную.
3. При расхождении — пройти ключевой фрагмент **пошагово** (OllyDbg
   или встроенный отладчик) и зафиксировать в отчёте состояние
   `EDI`/`ESI`/`ECX` и флагов `ZF`/`DF` после выполнения ключевой
   команды.

**Проверка:** результаты совпадают с ручным расчётом; в отчёте
приведены значения регистров/флагов; пустая строка и строка пробелов
не приводят к сбою.

### Задание 5. Отчёт — 0,5 балла

Оформить отчёт по структуре из методических указаний:

    Титульный лист.  
    Задание на лабораторную работу.  
    Введение.  
    1. Разработка алгоритма.  
    2. Разработка программы (листинг с комментариями).  
    3. Вычислительный эксперимент (контрольные строки, результаты, отладочная трассировка).  
    Выводы.  
    Список литературы.  

---

## 3. Краткая теория

### 3.1. Цепочечные команды

Цепочечные команды (команды обработки строк символов) выполняют
действия над блоками памяти — последовательностями элементов
размером в байт (8 бит), слово (16 бит) или двойное слово (32 бита).

- **`MOVS dest,src`** — передаёт байт/слово/двойное слово из цепочки,
  адресуемой `DS:[ESI]`, в цепочку `ES:[EDI]`. `EDI` и `ESI`
  автоматически корректируются согласно флагу `DF`. Разновидности:
  `MOVSB` (байт), `MOVSW` (слово), `MOVSD` (двойное слово).
- **`LODS src`** — загружает элемент цепочки в аккумулятор: байт → `AL`,
  слово → `AX`, двойное слово → `EAX`; `ESI` корректируется.
  Префикс `REP` не используется.
- **`STOS dest`** — команда, обратная `LODS`: передаёт элемент из
  аккумулятора в цепочку и корректирует `EDI`.
- **`SCAS dest`** — сканирование цепочки: вычитает элемент цепочки из
  аккумулятора (`AL`/`AX`/`EAX`) и модифицирует флаги. С префиксом
  `REPNE` позволяет найти в цепочке нужный элемент.
- **`CMPS dest,src`** — сравнение цепочек: вычитает элемент цепочки
  `dest` из соответствующего элемента `src`, модифицирует флаги;
  `EDI` и `ESI` продвигаются к следующему элементу.

**Префикс `REP`** повторяет строковую операцию до обнуления `ECX`.
Разновидности: `REPZ` (`REPE`) — выполнять, пока `ZF = 1` (или пока
`ECX ≠ 0`); `REPNZ` (`REPNE`) — выполнять, пока `ZF = 0`. Цепочечная
команда без префикса выполняется один раз.

В Win32 программа пишется в одном большом («плоском») сегменте,
поэтому заботиться о сегментных регистрах `DS` и `ES` не нужно.
Флаг `DF` сбрасывается командой `CLD` и устанавливается `STD`.

### 3.2. Примеры типовых алгоритмов

**Пример 1. Копирование `STR1` в `STR2`:**

```asm
CLD
MOV ECX, N            ; длина строки
LEA ESI, STR1
LEA EDI, STR2
REP MOVSB
```

**Пример 2. Сравнение двух строк:**

```asm
CLD
MOV ECX, N            ; длина сравниваемых строк
LEA ESI, STR1
LEA EDI, STR2
REPE CMPSB
JNE NO_SAME
; ... строки равны
```

**Пример 3. Заполнение строки символом:**

```asm
CLD
MOV AL, 65            ; код символа
MOV ECX, 10           ; число символов
LEA EDI, STR2
REP STOSB
```

**Пример 4. Поиск в строке знаков '$' и замена их на '_':**

```asm
CLD
MOV AL, '$'
LEA EDI, STR2
MOV ECX, 20
LO:
REPNE SCASB           ; поиск
JNZ DONE
MOV BYTE PTR [EDI-1], '_'   ; замена
JMP LO
DONE:
```

**Пример 5. Поиск подстроки `STR1` (длина `N1`) в строке `STR2`
(длина `N2`), при `N2 > N1`:**

```asm
CLD
LEA EDI, STR2
MOV EAX, 0
MOV EDX, EDI          ; EDX — адрес начала очередной попытки
LO:
MOV ECX, N1
LEA ESI, STR1
REPE CMPSB
JE FOUND
INC EDX
INC EAX
CMP EAX, N2-N1-1
JZ NO_FOUND
MOV EDI, EDX
JMP LO
NO_FOUND:
; ... строка не найдена
FOUND:
; ... строка найдена (начало — в EDX)
```

> Разбирая Пример 5, обратите внимание на роль регистра `EDX`:
> в нём хранится адрес символа в `STR2`, с которого начинается
> очередная попытка. При успехе именно в `EDX` находится начало
> найденной подстроки.

### 3.3. Окна, элементы управления и ввод строки

Чтобы создать окно в Win32, нужно:

1. получить дескриптор программы (`GetModuleHandle`);
2. зарегистрировать класс окна (`RegisterClassEx`), если не
   используется предопределённый класс;
3. создать окно (`CreateWindowEx`);
4. показать окно (`ShowWindow`) и обновить его (`UpdateWindow`);
5. запустить цикл сообщений (`GetMessage`/`DispatchMessage`);
6. обрабатывать сообщения в оконной функции (`WndProc`).

Дочерние элементы управления (`button`, `edit`, список, флажок и т. д.)
создаются функцией `CreateWindowEx` с указанием предопределённого класса
и **дескриптора родителя** и **уникального ID**. Делается это обычно в
обработке `WM_CREATE`. Созданный элемент посылает родителю сообщения
`WM_COMMAND`: младшее слово `wParam` — ID элемента, старшее — код
уведомления (для кнопки — `BN_CLICKED`), `lParam` — дескриптор элемента.
Для сообщений **меню** `lParam == 0`.

Работа со строкой ввода:

```asm
SetWindowText   proto hWnd:HWND, Str:PChar
GetWindowText   proto hWnd:HWND, Str:PChar, MaxCount:DWORD
```

- `SetWindowText hwndEdit, ADDR TestString` — заполнить поле;
- `GetWindowText hwndEdit, ADDR buffer, 512` — прочитать текст
  (в `EAX` возвращается число скопированных символов).

Родитель может слать команды элементу функцией `SendMessage`,
например эмулировать нажатие кнопки из пункта меню:
`invoke SendMessage, hWnd, WM_COMMAND, IDM_GETTEXT, 0`.

> Полный разбор (структура `WNDCLASSEX`, параметры `CreateWindowEx`,
> стили `WS_*`/`ES_*`/`BS_*`, примеры программ `PR2.ASM`, `PR8.ASM`)
> — в файле `Окна в  MASM32.PDF`, разделы 9, 10, 14.

---

## 4. Содержание отчёта
**Титульный лист.**  
**Задание на лабораторную работу** (номер варианта и его формулировка).  
**Введение** (цель, краткие теоретические сведения).
  1. **Разработка алгоритма** (блок-схема / пошаговое описание, распределение регистров).
  2. **Разработка программы** (листинг с комментариями; пояснения по использованным цепочечным командам).
  3. **Вычислительный эксперимент** (контрольные строки, ожидаемый и  
   полученный результат, фрагменты окна с введенной строкой и полученным в результате работы программы результатом).   
**Выводы** (что подтвердилось, какие трудности, где применяются цепочечные команды).  
**Список литературы.**  

---

## 5. Варианты индивидуальных заданий (Приложение А)

Номер варианта выдаёт преподаватель.

### I. В диалоговом окне ввести строку, выполнить преобразование, вывести результат

1. Циклический сдвиг вправо на 1 символ.
2. Циклический сдвиг влево на 1 символ.
3. Выделить байт с наибольшим ASCII-кодом.
4. Выделить байт с наименьшим ASCII-кодом.
5. Произвести реверс байтов.
6. Поменять крайние символы местами.
7. Поменять средние символы местами.
8. Заменить чётные цифры символом `?`.
9. Заменить нечётные цифры символом `?`.
10. Убрать пробелы в тексте.
11. Заменить все символы `a` на символ, введённый с клавиатуры.

### II. В тексте определить количество чисел, у которых

12. Все цифры не совпадают.
13. Цифры образуют комбинацию «стрит» (напр.: 43576).
14. Три одинаковых цифры в числе (напр.: 36533).
15. Все цифры идут подряд (по возрастанию или убыванию).
16. Ни одной цифры подряд.

### III. В тексте найти

17. Количество гласных букв.
18. Количество согласных букв.
19. Количество слов с удвоенными согласными.
20. Количество слов с удвоенными гласными.
21. «Слова-перевёртыши» (напр.: кабак).
22. Слово с максимальным количеством одинаковых символов.
23. Количество чётных чисел.
24. Количество нечётных чисел.

### IV. Ввести 2 строки одинаковой длины, определить

25. Количество одинаковых символов.
26. Количество одинаковых слов.
27. Количество ошибок, если 1-я строка — шаблон, 2-я — проверяемый
    текст.

---

## 6. Контрольные вопросы (допуск и защита)

1. Что такое цепочечная команда? Чем «цепочка» отличается от
   «строки символов»?
2. Какую роль играют регистры `ESI`, `EDI`, `ECX` при выполнении
   цепочечных команд?
3. Что делает команда `CLD` и как флаг `DF` влияет на изменение
   `ESI`/`EDI`?
4. Чем отличаются префиксы `REP`, `REPE` (`REPZ`) и `REPNE` (`REPNZ`)?
5. Приведите определение команд `MOVS`, `LODS`, `STOS`, `SCAS`, `CMPS`.
6. Как в программе получить введённую пользователем строку? Где
   хранится её длина?
7. Как различаются сообщения меню и элементов управления в
   `WM_COMMAND`? Что хранится в `wParam` при `BN_CLICKED`?
8. Зачем при создании окна Win32 регистрировать класс окна перед
   вызовом `CreateWindowEx`?
9. Что произойдёт, если не обработать `WM_DESTROY`?
10. В Примере 5 (поиск подстроки) зачем нужен регистр `EDX` и почему
    после неудачного прохода `EDI` восстанавливается из `EDX`?

---

## 7. Оценивание

| Составляющая | Вес |
|--------------|-----|
| Задание 1 (окно: ввод/вывод) | 2,0 |
| Задание 2 (алгоритм варианта) | 2,0 |
| Задание 3 (программа: цепочечные команды) | 2,0 |
| Задание 4 (вычислительный эксперимент и отладка) | 1,5 |
| Задание 5 (отчёт) | 0,5 |
| Защита и допуск | 2,0 |
| **Максимум** | **10** |

Проходной балл — **6,0**. Допуск — устный опрос (раздел 6), не менее
3 правильных ответов из 5.

**Литература:**

1. Лекомцев П.В. Строковые операции в MASM32: методические указания
   к выполнению лабораторной работы №3 по дисциплине «Основы
   вычислительной техники». — Ижевск: ИжГТУ, 2012.
2. Яковлев А.В. Программирование на Ассемблере в Win32:
   дополнительный лекционный материал. — Муром: Муромский институт
   (филиал) ВлГУ, 2003.
3. Пирогов В.Ю. Assembler. Учебный курс. — М.: Молгачева С.В.,
   Нолидж, 2001. — 848 с.
4. Пирогов В.Ю. Ассемблер для Windows. — 2-е изд., перераб. и доп. —
   СПб.: БХВ-Петербург, 2003. — 656 с.
5. Юров В.И. Assembler. Учебник для вузов. — 2-е изд. — СПб.: Питер,
   2004. — 637 с.