ai: студенческая копия ЛР №3 «Строковые операции в MASM32» из РПД (окно Win32, ввод строки, цепочечные команды)

2026-11-05 19:48:11 +04:00
commit b38aaa434b
5 changed files with 747 additions and 0 deletions
@@ -0,0 +1,411 @@
+# 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.