DOS 時代組合語言原始碼賞析：_charop 字元操作函數 (Lattice C 庫)

前言

本文收錄 Lattice C 編譯器 DOS 函數庫中的 _charop 組合語言實作。該函數封裝 DOS 2.0 INT 21h AH=55h 服務，用於取得/設定開關字元 (SwitChar) 以及查詢/設定裝置可用性。雖極簡短，卻完美示範了組合語言實作 C 庫函數的參數傳遞慣例、暫存器使用、中斷呼叫封裝。

函數原型與功能

int _charop(int al, int dl);  // C 宣告

; 功能對應：
; al=0, dl=0 : 取得開關字元 (預設 '/')
; al=1, dl=字元 : 設定開關字元
; al=2, dl=0 : 取得裝置可用性位圖
; al=3, dl=值 : 設定裝置可用性

完整原始碼

title MSDOS 2.00 Function Library for Lattice C
subttl -
;;
;;FUNCTION: Sets and returns switch character and device availability.
;;
;;CALL:
;; ret= _charop(al,dl)
;; int ret; DL return value,
;; int al; charoper function
;; int dl; charoper data
;;
;;RETURN: See the DOS docs for details.
;; _charop(0,0) returns the ASCII switch char,
;; _charop(1,'-') sets the switch to -,
;; _charop(2,0) returns device availability,
;; _charop(3,i) sets device availability.
;;
;;LONG 32 bits (4 bytes)
;;INT 16 bits (2 bytes)
;;CHAR 8 bits (1 byte
;;
page
pgroup group prog
prog segment byte public 'prog'
assume cs:pgroup,ds:pgroup
public _charop
_charop proc near
 push bp
 mov bp,sp
 mov al,[bp+4]      ; 取得第一參數 al (函數代碼)
 mov dl,[bp+6]      ; 取得第二參數 dl (資料)
 mov ah,55          ; DOS 2.0 功能 55h - 字元操作
 int 33             ; INT 21h (33 decimal = 21h)
 mov al,dl          ; 返回值在 DL，移至 AL
 mov ah,0           ; 擴展為 16 位整數返回
 pop bp
 ret
_charop endp
prog ends
end

技術細節解析

1. C 呼叫慣例 (Small Model, Near Call)

• 參數從右至左壓堆疊：呼叫端 push dl; push al (或對應寬度)。
• 被呼叫端：BP 指向堆疊幀，[BP+4] 為第一參數 al，[BP+6] 為第二參數 dl (因 IP 佔 2 位元組，BP 佔 2 位元組)。
• 返回值放在 AX (16 位整數)。
• BP, DS, SS, SI, DI 需保存 (此處僅用 BP)，AX, BX, CX, DX, ES 可自由使用。

2. DOS INT 21h AH=55h 服務

此服務僅存在於 DOS 2.0+，早期版本不支援。

3. 組合語言實作要點

• int 33 即 int 21h (33₁₀ = 21₁₆)，MASM 支援十進位中斷號。
• 輸入參數直接對應 AL/DL，無需額外轉換。
• DOS 返回值在 DL，C 函數慣例返回在 AX，故 mov al, dl; mov ah, 0。
• 極精簡：僅 11 條指令，無分支、無區域變數，展現組合語言封裝系統呼叫的高效率。

4. 記憶體模型與段定義

pgroup group prog
prog segment byte public 'prog'
assume cs:pgroup,ds:pgroup

• byte 對齊 (段落對齊為 para)。
• public 'prog' 類別名供連結器分組。
• GROUP 將 prog 歸入 pgroup，小模型下 CS=DS=SS=pgroup。

歷史背景與現代對應

學習重點

• 組合語言實作 C 可呼叫函數的堆疊幀建立 (push bp; mov bp,sp) 與參數存取
• 暫存器保存規範：BP, SI, DI, DS, SS 非易失性，AX, BX, CX, DX, ES 易失性
• 系統中斷服務的輸入/輸出暫存器約定
• 返回值轉換：系統呼叫返回 DL → C 返回 AX
• 極簡函數的完整結構：PROC/ENDP、PUBLIC、段組織

總結

_charop 雖僅 11 行指令，卻浓缩了組合語言介面 C 語言、封裝 DOS 系統服務、遵循呼叫慣例、暫存器管理、極致精簡的所有核心要素。它是早期 PC 時代編譯器運行庫開發的縮影，也是理解「系統程式設計」基礎的最佳切入點之一。