【汇编】栈及栈操作的实现

简介: 【汇编】栈及栈操作的实现

前言


计算机编程的世界中,了解底层的硬件运作是非常重要的。而汇编语言作为一种低级语言,直接与计算机的硬件打交道,其核心概念之一就是栈及栈操作。栈不仅是一种数据结构,更是函数调用、数据保存和程序执行的关键工具。在这篇文章中,我们将深入探讨汇编语言中栈的概念,以及如何通过栈操作来实现各种重要的编程任务。通过理解栈,我们将更好地理解计算机程序的底层运作原理,提高编程的深度和效率。


一、栈是什么?


想象一下你有一堆盘子,你每次都把新的盘子放在上面,取的时候总是从最上面拿。这种像是一摞盘子的结构就像计算机中的栈。栈是一种数据结构,数据像是一层一层的盘子,最新的数据放在最上面。


二、栈的特点


后进先出(Last In, First Out,LIFO): 就像盘子一样,最后放上去的先被拿走,因为新的数据总是放在栈的顶部。

只能在栈顶操作: 想象一下你只能在盘子堆的顶部放置或拿取盘子,不能在中间或底部进行操作。栈也是这样,只能在栈顶进行数据的读取和写入。


三、栈操作


在计算机中,栈常常用于保存和管理函数调用时的数据。两个主要的栈操作是 入栈(Push) 和 出栈(Pop)。

入栈(Push): 就像往盘子堆中放一个新的盘子一样,将数据放到栈顶。


出栈(Pop): 就像从盘子堆中拿走最上面的盘子一样,取出栈顶的数据。


举个例子,假设你在玩一个游戏,每个关卡的进度都需要保存,你可以把每个关卡的进度入栈。当你完成一个关卡时,就可以出栈,回到上一个关卡的进度。


在计算机编程中,函数的调用和返回通常也使用栈来管理,保证程序能够正确地跳回到之前的执行点。栈在计算机中有着广泛的运用,它提供了一种简单而有效的数据管理方式。


四、8086cpu操作栈


4.1 汇编指令

PUSH(入栈)和 POP(出栈)指令

push ax:将ax中的数据送入栈中

pop ax:从栈顶取出数据送入ax

(以字为单位对栈进行操作)


4.2 汇编代码讲解

assume cs:codesg
codesg segment
  mov ax,0123H
  push ax
  mov ax,4567H
  push ax
  pop ax
  pop ax
  mov ax,4c00h
  int 21h
codesg ends
end


问题:

1、CPU如何知道一段内存空间被当作栈使用?

2、执行push和pop的时候,如何知道哪个单元是栈顶单元?


回答:

8086CPU中,有两个与栈相关的寄存器:

栈段寄存器SS - 存放栈顶的段地址

栈顶指针寄存器SP - 存放栈顶的偏移地址

——任意时刻,SS:SP指向栈顶元素。


4.3 栈的操作

mov ax, 1000H
mov ss, ax
mov sp, 0010H

1abef23bdf0743e2868795f314b20deb.png

863d31783a31488a914218d42f01bfff.png

mov ax, 001AH
mov bx, 001BH

f55087cbcadd41c88f64d845b3a35741.png

push ax
push bx

9b99c5240465429bae62e6b43409b682.png

d8800879529f486c90c862792754c161.png

pop ax
pop bx

7221857700484f189cace9c06a0de45c.png

4.3 push 指令和pop指令的执行过程

push ax

(1)SP=SP–2;

(2)将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶。

pop ax

(1)将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;

(2)SP = SP+2,SS:SP指向当前栈顶下面的

单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。

栈顶超界问题

如何能够保证在入栈、出栈时,栈顶不会超出栈空间?


执行入栈(push)时,栈顶超出栈空间

78207f8b14cd4986b2433c13ed02179a.png

执行出栈(pop)时,栈顶超出栈空间

52529fb8eb0f487388d50dd9af31daca.png

栈顶超界问题的解决

8086CPU不保证对栈的操作不会超界。8086CPU 只知道栈顶在何处(由SS:SP指示),不知道程序安排的栈空间有多大。我们在编程的时候要自己操心栈顶超界的问题 ,要根据可能用到的最大栈空间,来安排栈的大小,防止入栈的数据太多而导致的超界;防止出栈时栈空了仍然继续出栈而导致的超界


4.4 栈的小结

push、pop 实质上就是一种内存传送指令,可以在寄存器和内存

之间传送数据,与mov指令不同的是,push和pop指令访问的内

存单元的地址不是在指令中给出的,而是由SS:SP指出的。

执行push和pop指令时,SP 中的内容自动改变。

8086CPU提供的栈操作机制:

在SS,SP中存放栈顶的段地址和偏移地址,入栈和出栈指

令根据SS:SP指示的地址,按照栈的方式访问内存单元。

push指令的执行步骤:

1)SP=SP-2;

2)向SS:SP指向的字单元中送入数据。

pop指令的执行步骤:

1)从SS:SP指向的字单元中读取数据;

2)SP=SP-2。


总结


汇编语言中的栈及栈操作是程序执行过程中至关重要的组成部分。栈的结构和其操作方式直接影响着函数的调用、数据的保存和程序的执行流程。通过入栈和出栈的操作,我们能够实现数据的临时存储与恢复,实现函数的嵌套调用以及处理各种编程任务。总体而言,深入理解栈及栈操作对于汇编语言的学习和实际编程有着重要的意义。通过本文的讨论,希望读者能够对汇编语言中栈的角色和操作有更清晰的认识,并能够运用这些知识更加灵活地进行编程。

目录
打赏
0
1
1
0
62
分享
相关文章
|
8月前
|
【数据结构】栈和队列(c语言实现)(附源码)
本文介绍了栈和队列两种数据结构。栈是一种只能在一端进行插入和删除操作的线性表,遵循“先进后出”原则;队列则在一端插入、另一端删除,遵循“先进先出”原则。文章详细讲解了栈和队列的结构定义、方法声明及实现,并提供了完整的代码示例。栈和队列在实际应用中非常广泛,如二叉树的层序遍历和快速排序的非递归实现等。
761 9
|
8月前
|
非递归实现后序遍历时,如何避免栈溢出?
后序遍历的递归实现和非递归实现各有优缺点,在实际应用中需要根据具体的问题需求、二叉树的特点以及性能和空间的限制等因素来选择合适的实现方式。
187 59
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
这段内容主要分析了一段C语言代码在VS2022中形成死循环的原因,涉及栈区内存布局和数组越界问题。代码中`arr[15]`越界访问,修改了变量`i`的值,导致`for`循环条件始终为真,形成死循环。原因是VS2022栈区从低地址到高地址分配内存,`arr`数组与`i`相邻,`arr[15]`恰好覆盖`i`的地址。而在VS2019中,栈区先分配高地址再分配低地址,因此相同代码表现不同。这说明编译器对栈区内存分配顺序的实现差异会导致程序行为不一致,需避免数组越界以确保代码健壮性。
25 0
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
232.用栈实现队列,225. 用队列实现栈
在232题中,通过两个栈(`stIn`和`stOut`)模拟队列的先入先出(FIFO)行为。`push`操作将元素压入`stIn`,`pop`和`peek`操作则通过将`stIn`的元素转移到`stOut`来实现队列的顺序访问。 225题则是利用单个队列(`que`)模拟栈的后入先出(LIFO)特性。通过多次调整队列头部元素的位置,确保弹出顺序符合栈的要求。`top`操作直接返回队列尾部元素,`empty`判断队列是否为空。 两题均仅使用基础数据结构操作,展示了栈与队列之间的转换逻辑。
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现顺序栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 1.初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储
303 77
|
5月前
|
STL——栈和队列和优先队列
通过以上对栈、队列和优先队列的详细解释和示例,希望能帮助读者更好地理解和应用这些重要的数据结构。
84 11
☀☀☀☀☀☀☀有关栈和队列应用的oj题讲解☼☼☼☼☼☼☼
### 简介 本文介绍了三种数据结构的实现方法:用两个队列实现栈、用两个栈实现队列以及设计循环队列。具体思路如下: 1. **用两个队列实现栈**: - 插入元素时,选择非空队列进行插入。 - 移除栈顶元素时,将非空队列中的元素依次转移到另一个队列,直到只剩下一个元素,然后弹出该元素。 - 判空条件为两个队列均为空。 2. **用两个栈实现队列**: - 插入元素时,选择非空栈进行插入。 - 移除队首元素时,将非空栈中的元素依次转移到另一个栈,再将这些元素重新放回原栈以保持顺序。 - 判空条件为两个栈均为空。
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】初始化队列、销毁队列、判断队列是否为空、进队列、出队列等。本关任务:编写一个程序实现环形队列的基本运算。(6)出队列序列:yzopq2*(5)依次进队列元素:opq2*(6)出队列序列:bcdef。(2)依次进队列元素:abc。(5)依次进队列元素:def。(2)依次进队列元素:xyz。开始你的任务吧,祝你成功!(4)出队一个元素a。(4)出队一个元素x。
224 13
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
|
6月前
|
【C++数据结构——栈与队列】链栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现链栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储整数,最大
118 9
|
6月前
|
C++
【C++数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】(1)遇到左括号:进栈Push()(2)遇到右括号:若栈顶元素为左括号,则出栈Pop();否则返回false。(3)当遍历表达式结束,且栈为空时,则返回true,否则返回false。本关任务:编写一个程序利用栈判断左、右圆括号是否配对。为了完成本关任务,你需要掌握:栈对括号的处理。(1)遇到左括号:进栈Push()开始你的任务吧,祝你成功!测试输入:(()))
167 7
AI助理

你好,我是AI助理

可以解答问题、推荐解决方案等

登录插画

登录以查看您的控制台资源

管理云资源
状态一览
快捷访问