WIN32汇编语言教程:第03章 使用MASM · 3.2 调用API(1)

3.2.1 API是什么

Win32程序是构筑在Win32 API基础上的。在Win32 API中,包括了大量的函数、结构和消息等,它不仅为应用程序所调用,也是Windows自身的一部分,Windows自身的运行也调用这些API函数。

在DOS下,操作系统的功能是通过各种软中断来实现的,如大家都知道int 21h是DOS中断,int 13h和int 10h是BIOS中的磁盘中断和视频中断。当应用程序要引用系统功能时,要把相应的参数放在各个寄存器中再调用相应的中断,程序控制权转到中断中去执行,完成以后会通过iret中断返回指令回到应用程序中。如DOS汇编下的Hello World程序中有下列语句:

   mov    ah,9
   mov    dx,offset szHello
   int    21h

这3条语句调用DOS系统模块中的屏幕显示功能,功能号放在ah中,9号功能表示屏幕显示,要输出到屏幕上的内容的地址放在dx中,然后去调用int 21h,字符串就会显示到屏幕上。

这个例子说明了应用程序调用系统功能的一般过程。首先,系统提供功能模块并约定参数的定义方法,同时约定调用的方式,应用程序按照这个约定来调用系统功能。在这里,ah中放功能号9,dx中放字符串地址就是约定的参数,int 21h是约定的调用方式。

下面来看看这种方法的不便之处。首先,所有的功能号定义是冷冰冰的数字,int 21h的说明文档是这样的:

Int 21 Functions:
 
00——Program termination
01——Keyboard input
02——Display output
03——AUX input
04——AUX output
05——Printer output
06——Direct console I/O
07——Direct STDIN input, no echo
08——Keyboard input, no echo
09——Print string
0A——Buffered keyboard input
0B——Check standard input status
再进入09号功能看使用方法:
Print string (Func 09)
   AH = 09h
   DS:DX -> string terminated by "$"

这就是DOS时代汇编程序员都有一厚本《中断大全》的原因,因为所有的功能编号包括使用的参数定义仅从字面上看,是看不出一点头绪来的。

另外,80x86系列处理器能处理的中断最多只能有256个,不同的系统服务程序使用了不同的中断号,这少得可怜的中断数量就显得太少了,结果到最后是中断挂中断,大家抢来抢去的,把好好的一个系统搞得像接力赛跑一样。

对于这些弱点,程序员们都有个愿望:系统功能如果能以功能名称作为子程序名直接调用就好了,参数也最好定义的有意义一点,这样一来写程序就会方便得多,编系统扩展模块也就不必老是担心往哪个中断上面挂了,最好能把上面int 21h/ah=9的调用写成下面这副样子:

call   PrintString,addr szHello

终于,好消息出来了,Win32环境中的编程接口就是这个样子,这就是API,它实际上是以一种新的方法代替了DOS中用软中断的方式。和DOS的结构相比,Win32的系统功能模块放在Windows的动态链接库(DLL)中,DLL是一种Windows的可执行文件,采用的是和 .exe文件同样的PE格式,在PE格式文件头的导出表中,以字符串形式指出了这个DLL能提供的函数列表。应用程序使用字符串类型的函数名指定要调用的函数。

应用程序在使用的时候由Windows自动装入DLL程序并调用相应的函数。

实际上,Win32的基础就是由DLL组成的。Win32 API的核心由3个DLL提供,它们是:

● KERNEL32.DLL——系统服务功能。包括内存管理、任务管理和动态链接等。

● GDI32.DLL——图形设备接口。利用VGA与DRV之类的显示设备驱动程序完成显示文本和矩形等功能。

● USER32.DLL——用户接口服务。建立窗口和传送消息等。

当然,Win32 API还包括其他很多函数,这些也是由DLL提供的,不同的DLL提供了不同的系统功能。如使用TCP/IP协议进行网络通信的DLL是Wsock32.dll,它所提供的API称为Socket API;专用于电话服务方面的API称为TAPI(Telephony API),包含在Tapi32.dll中。所有的这些DLL提供的函数组成了现在所用的Win32编程环境。

3.2.2 调用API

和在DOS中用中断方式调用系统功能一样,用API方式调用存放在DLL中的函数必须同样约定一个规范,用来定义函数的调用方法、参数的传递方法和参数的定义,洋洋洒洒几百MB的Windows系统比起才几百KB规模的DOS,其系统函数的规模和复杂程度都上了一个数量级,所以在使用一个API时,带的参数数量多达十几个是常有的事,在DOS下用寄存器来传递参数的方法显然已经不能胜任了。

Win32 API是用堆栈来传递参数的,调用者把参数一个个压入堆栈,DLL中的函数程序再从堆栈中取出参数处理,并在返回之前将堆栈中已经无用的参数丢弃。在Microsoft发布的《Microsoft Win32 Programmer's Reference》中定义了常用API的参数和函数声明,先来看消息框函数的声明:

int MessageBox(
   HWND hWnd,         // handle to owner window
   LPCTSTR lpText,    // text in message box
   LPCTSTR lpCaption, // message box title
   UINT uType         // message box style
   );

最后还有一句说明:

Library: Use User32.lib.

上述函数声明说明了MessageBox有4个参数,它们分别是HWND类型的窗口句柄(hWnd),LPCTSTR类型的要显示的字符串地址(lpText)和标题字符串地址(lpCaption),还有UINT类型的消息框类型(uType)。这些数据类型看起来很复杂,但有一点是很重要的,对于汇编语言来说,Win32环境中的参数实际上只有一种类型,那就是一个32位的整数,所有这些HWND,LPCTSTR和UINT实际上就是汇编中的dword(double word),之所以定义为不同的模样,是用来说明用途。由于Windows是用C写成的,世界上的程序员好像也是用C语言的最多,所以Windows所有编程资料发布的格式也是C格式。

上面的声明用汇编的格式来表达就是:

MessageBox Proto hWnd:dword,lpText:dword,lpCaption:dword,uType:dword

上面最后一句Library: Use User32.lib则说明了这个函数包括在User32.dll中。

有了函数原型的定义以后,就是调用的问题了,Win32 API调用中要把参数放入堆栈,顺序是最后一个参数最先进栈,在汇编中调用MessageBox函数的方法是:

push   uType
push   lpCaption
push   lpText
push   hWnd
call   MessageBox

在源程序编译链接成可执行文件后,call MessageBox语句中的MessageBox会被换成一个地址,指向可执行文件中的导入表,导入表中指向MessageBox函数的实际地址会在程序装入内存的时候,根据User32.dll在内存中的位置由Windows系统动态填入。

1. 使用invoke语句

API是可以调用了,另一个烦人的问题又出现了,Win32的API动辄就是十几个参数,整个源程序一眼看上去基本上都是把参数压入堆栈的push指令,参数的个数和顺序很容易搞错,由此引起的莫名其妙的错误源源不断,源程序的可读性看上去也很差。如果写的时候少写了一句push指令,程序在编译和链接的时候都不会报错,但在执行的时候必定会崩溃,原因是堆栈对不齐了。

有没有解决的办法呢?最好是像C语言一样,能在同一句中打入所有的参数,并在参数使用错误的时候能够提示。

好消息又来了,Microsoft终于做了一件好事,在MASM中提供了一个伪指令实现了这个功能,那就是invoke伪指令,它的格式是:

   invoke 函数名[,参数1][,参数2]......

对MessageBox的调用在MASM中可以写成:

invoke MessageBox,NULL,offset szText,offset szCaption,MB_OK

注意,invoke并不是80386处理器的指令,而是一个MASM编译器的伪指令,在编译的时候它把上面的指令展开成我们需要的4个push指令和1个call指令,同时,进行参数数量的检查工作,如果带的参数数量和声明时的数量不符,编译器会报错:

error A2137: too few arguments to INVOKE

编译时看到这样的错误报告,首先要检查的是有没有少写了一个参数。对于不带参数的API调用,invoke伪指令的参数检查功能可有可无,所以既可以用call API_Name这样的语法也可以用invoke API_Name这样的语法。

2. API函数的返回值

有的API函数有返回值,如MessageBox定义的返回值是int类型的数,返回值的类型对汇编程序来说也只有dword一种类型,它永远放在eax中。如果要返回的内容不是一个eax所能容纳的,Win32 API采用的方法一般是返回一个指针,或者在调用参数中提供一个缓冲区地址,干脆把数据直接返回到缓冲区中去。

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第03章 使用MASM

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