55、深入探索MS-DOS文件输入输出服务

深入探索MS-DOS文件输入输出服务

1. 标准MS-DOS文件输入输出服务基础

在MS-DOS环境下，文件的输入输出操作是非常重要的。下面我们先来看两个基础的程序： ReadString 和 WriteString 。

ReadString 程序用于从键盘读取字符串，直到用户按下回车键为止，它返回输入字符串的大小。以下是其代码实现：

; Returns:  AX = size of the input string
; Comments: Stops when the Enter key (0Dh) is pressed.
;--------------------------------------------------------
push  cx
; save registers
push  si
push  cx
; save digit count again
mov   si,dx
; point to input buffer
L1:
mov   ah,1
; function: keyboard input
int   21h
; returns character in AL
cmp   al,0Dh
; end of line?
je    L2
; yes: exit
mov   [si],al
; no: store the character
inc   si
; increment buffer pointer
loop  L1
; loop until CX=0
L2:
mov  byte ptr [si],0
; end with a null byte
pop  ax
; original digit count
sub  ax,cx
; AX = size of input string
pop  si
; restore registers
pop  cx
ret
ReadString ENDP

这个程序的执行流程如下：
1. 保存相关寄存器的值。
2. 不断从键盘读取字符，直到用户按下回车键。
3. 将读取的字符存储到缓冲区中。
4. 最后以空字节结束字符串，并返回字符串的大小。

WriteString 程序则用于将以空字符结尾的字符串写入标准输出。它调用了一个名为 Str_length 的辅助程序来获取字符串的字节数。代码如下：

;--------------------------------------------------------
WriteString PROC
; Writes a null-terminated string to standard output
; Receives: DS:DX = address of string
; Returns: nothing
;--------------------------------------------------------
pusha
push  ds           
; set ES to DS
pop   es
mov   di,dx        
; ES:DI = string ptr
call  Str_length   
; AX = string length
mov   cx,ax        
; CX = number of bytes
mov   ah,40h       
; write to file or device
mov   bx,1         
; standard output handle
int   21h          
; call MS-DOS
popa
ret
WriteString ENDP

其执行步骤为：
1. 保存所有通用寄存器的值。
2. 获取字符串的长度。
3. 使用 INT 21h 的功能 40h 将字符串写入标准输出。
4. 恢复寄存器的值并返回。

2. 读取和复制文本文件示例

接下来，我们看一个读取和复制文本文件的示例程序 Readfile.asm 。它展示了几个重要的 INT 21h 功能：
- 功能 716Ch：创建新文件或打开现有文件。
- 功能 3Fh：从文件或设备读取数据。
- 功能 40h：向文件或设备写入数据。
- 功能 3Eh：关闭文件句柄。

以下是完整的 Readfile.asm 代码：

; Read a text file         (Readfile.asm)
; Read, display, and copy a text file.
INCLUDE Irvine16.inc
.data
BufSize = 5000
infile    BYTE "my_text_file.txt",0
outfile   BYTE "my_output_file.txt",0
inHandle  WORD ?
outHandle WORD ?
buffer    BYTE BufSize DUP(?)
bytesRead WORD ?
.code
main PROC
mov
ax,@data
mov
ds,ax
; Open the input file
mov
ax,716Ch   
; extended create or open
mov
bx,0      
; mode = read-only
mov
cx,0
; normal attribute
mov
dx,1
; action: open
mov
si,OFFSET infile
int
21h       
; call MS-DOS
jc
quit
; quit if error
mov
inHandle,ax
; Read the input file
mov
ah,3Fh
; read file or device
mov
bx,inHandle
; file handle
mov
cx,BufSize
; max bytes to read
mov
dx,OFFSET buffer
; buffer pointer
int
21h
jc
quit
; quit if error
mov
bytesRead,ax
; Display the buffer
mov
ah,40h
; write file or device
mov
bx,1
; console output handle
mov
cx,bytesRead
; number of bytes
mov
dx,OFFSET buffer
; buffer pointer
int
21h
jc
quit
; quit if error
; Close the file
mov
ah,3Eh    
; function: close file
mov
bx,inHandle
; input file handle
int
21h       
; call MS-DOS
jc
quit
; quit if error
; Create the output file
mov
ax,716Ch   
; extended create or open
mov
bx,1      
; mode = write-only
mov
cx,0
; normal attribute
mov
dx,12h
; action: create/truncate
mov
si,OFFSET outfile
int
21h       
; call MS-DOS
jc
quit
; quit if error
mov
outHandle,ax
; save handle
; Write buffer to new file
mov
ah,40h
; write file or device
mov
bx,outHandle
; output file handle
mov
cx,bytesRead
; number of bytes
mov
dx,OFFSET buffer
; buffer pointer
int
21h
jc
quit
; quit if error
; Close the file
mov
ah,3Eh    
; function: close file
mov
bx,outHandle
; output file handle
int
21h       
; call MS-DOS
quit:
call
Crlf
exit
main ENDP
END main

这个程序的执行流程可以用以下 mermaid 流程图表示：

graph TD;
    A[开始] --> B[打开输入文件];
    B --> C{是否出错};
    C -- 是 --> G[退出];
    C -- 否 --> D[读取输入文件];
    D --> E{是否出错};
    E -- 是 --> G[退出];
    E -- 否 --> F[显示缓冲区内容];
    F --> H{是否出错};
    H -- 是 --> G[退出];
    H -- 否 --> I[关闭输入文件];
    I --> J{是否出错};
    J -- 是 --> G[退出];
    J -- 否 --> K[创建输出文件];
    K --> L{是否出错};
    L -- 是 --> G[退出];
    L -- 否 --> M[将缓冲区内容写入输出文件];
    M --> N{是否出错};
    N -- 是 --> G[退出];
    N -- 否 --> O[关闭输出文件];
    O --> G[退出];

3. 读取MS-DOS命令行尾信息

在MS-DOS中，当程序启动时，命令行上的额外文本会自动存储在位于内存偏移量 80h 处的 128 字节的 MS-DOS 命令行尾区域。这个区域位于由 ES 寄存器指定的段地址开始的位置，被称为程序段前缀（PSP）。

GetCommandTail 程序可以从 Irvine16 库中获取正在运行的程序的命令行尾的副本。以下是其代码：

;--------------------------------------------------
GetCommandTail PROC
;
; Gets a copy of the MS-DOS command tail at PSP:80h.
; Receives: DX contains the offset of the buffer
;    that receives a copy of the command tail.
; Returns: CF=1 if the buffer is empty; otherwise,
;    CF=0.
;--------------------------------------------------
SPACE = 20h
push es
pusha
; save general registers
mov
ah,62h
; get PSP segment address
int
21h
; returned in BX
mov
es,bx
; copied to ES
mov
si,dx
; point to buffer
mov
di,81h
; PSP offset of command tail
mov
cx,0
; byte count
mov
cl,es:[di-1]
; get length byte
cmp
cx,0
; is the tail empty?
je
L2
; yes: exit
cld
; scan in forward direction
mov
al,SPACE
; space character
repz
scasb
; scan for non space
jz
L2
; all spaces found
dec
di
; non space found
inc
cx
L1:
mov
al,es:[di]
; copy tail to buffer
mov
[si],al
; pointed to by DS:SI
inc
si
inc
di
loop
L1
clc
; CF=0 means tail found
jmp
L3
L2:
stc
; CF=1 means no command tail
L3:
mov
byte ptr [si],0
; store null byte
popa
; restore registers
pop
es
ret
GetCommandTail ENDP

这个程序的主要步骤如下：
1. 保存当前的 ES 寄存器值。
2. 使用 INT 21h 功能 62h 获取 PSP 段地址，并将其复制到 ES 寄存器。
3. 定位命令行尾的长度字节。
4. 跳过前导空格。
5. 将命令行尾的内容复制到指定的缓冲区。
6. 根据缓冲区是否为空设置进位标志。

4. 创建二进制文件示例

二进制文件是指文件中存储的数据是程序数据的二进制映像。例如，如果程序创建并填充了一个双字数组，将这个数组写入文本文件需要将每个整数转换为字符串并分别写入，而更高效的方法是直接将数组的二进制映像写入文件。

Binfile.asm 程序演示了如何创建一个包含双字数组的二进制文件，然后读取该文件并显示其中的值。以下是代码：

; Binary File Program         (Binfile.asm)
; This program creates a binary file containing 
; an array of doublewords. It then reads the file
; back in and displays the values.
INCLUDE Irvine16.inc
.data
myArray DWORD 50 DUP(?)
fileName   BYTE "binary array file.bin",0
fileHandle WORD ?
commaStr   BYTE ", ",0
; Set CreateFile to zero if you just want to
; read and display the existing binary file.
CreateFile = 1
.code
main PROC
mov
ax,@data
mov
ds,ax
.IF CreateFile EQ 1
call
FillTheArray
call
DisplayTheArray
call
CreateTheFile
call
WaitMsg
call
Crlf
.ENDIF
call
ReadTheFile
call
DisplayTheArray
quit:
call
Crlf
exit
main ENDP
;------------------------------------------------------
ReadTheFile PROC
;
; Open and read the binary file.
; Receives: nothing.
; Returns: nothing
;------------------------------------------------------
mov
ax,716Ch    
; extended file open
mov
bx,0
; mode: read-only
mov
cx,0      
; attribute: normal
mov
dx,1
; open existing file
mov
si,OFFSET fileName
; filename
int
21h       
; call MS-DOS
jc
quit
; quit if error
mov
fileHandle,ax
; save handle
; Read the input file, then close the file.
mov
ah,3Fh
; read file or device
mov
bx,fileHandle
; file handle
mov
cx,SIZEOF myArray
; max bytes to read
mov
dx,OFFSET myArray
; buffer pointer
int
21h
jc
quit
; quit if error
mov
ah,3Eh    
; function: close file
mov
bx,fileHandle
; output file handle
int
21h       
; call MS-DOS
quit:
ret
ReadTheFile ENDP
;------------------------------------------------------
DisplayTheArray PROC
;
; Display the doubleword array.
; Receives: nothing.
; Returns: nothing
;------------------------------------------------------
mov
CX,LENGTHOF myArray
mov
si,0
L1:
mov
eax,myArray[si]
; get a number
call
WriteHex
; display the number
mov
edx,OFFSET commaStr
; display a comma
call
WriteString
add
si,TYPE myArray
; next array position
loop
L1
ret
DisplayTheArray ENDP
;------------------------------------------------------
FillTheArray PROC
;
; Fill the array with random integers.
; Receives: nothing.
; Returns: nothing
;------------------------------------------------------
mov
CX,LENGTHOF myArray
mov
si,0
L1:
mov
eax,1000
; generate random integers
call
RandomRange
; between 0 - 999 in EAX
mov
myArray[si],eax
; store in the array
add
si,TYPE myArray
; next array position
loop
L1
ret
FillTheArray ENDP
;------------------------------------------------------
CreateTheFile PROC
;
; Create a file containing binary data.
; Receives: nothing.
; Returns: nothing
;------------------------------------------------------
mov
ax,716Ch    
; create file
mov
bx,1
; mode: write only
mov
cx,0      
; normal file
mov
dx,12h
; action: create/truncate
mov
si,OFFSET fileName
; filename
int
21h       
; call MS-DOS
jc
quit
; quit if error
mov
fileHandle,ax
; save handle
; Write the integer array to the file.
mov
ah,40h
; write file or device
mov
bx,fileHandle
; output file handle
mov
cx,SIZEOF myArray
; number of bytes
mov
dx,OFFSET myArray
; buffer pointer
int
21h
jc
quit
; quit if error
; Close the file.
mov
ah,3Eh
; function: close file
mov
bx,fileHandle
; output file handle
int
21h
; call MS-DOS
quit:
ret
CreateTheFile ENDP
END main

这个程序的执行流程可以用以下表格总结：
| 步骤 | 操作 | 功能 |
| ---- | ---- | ---- |
| 1 | FillTheArray | 用随机整数填充数组 |
| 2 | DisplayTheArray | 显示数组内容 |
| 3 | CreateTheFile | 创建包含二进制数据的文件 |
| 4 | ReadTheFile | 打开并读取二进制文件 |
| 5 | DisplayTheArray | 再次显示数组内容 |

通过以上内容，我们对MS-DOS环境下的文件输入输出操作有了更深入的了解，包括字符串的读取和写入、文件的读写和复制、命令行尾信息的获取以及二进制文件的创建和读取等。这些操作在MS-DOS编程中是非常基础且重要的。

5. 重要的MS-DOS函数总结

在MS-DOS编程中，有许多重要的 INT 21h 函数，下面为大家详细介绍：
| 函数编号 | 功能 | 描述 |
| ---- | ---- | ---- |
| 4Ch | 终止当前程序 | 结束程序并返回操作系统 |
| 2 和 6 | 写入单个字符到标准输出 | 将一个字符输出到标准输出设备 |
| 5 | 写入单个字符到打印机 | 把字符发送到打印机进行打印 |
| 9 | 写入字符串到标准输出 | 输出以空字符结尾的字符串到标准输出 |
| 40h | 写入字节数组到文件或设备 | 可将指定数量的字节写入文件或设备 |
| 1 | 从标准输入读取单个字符 | 从标准输入设备获取一个字符 |
| 6 | 从标准输入读取字符且不等待 | 不等待用户输入，直接尝试读取字符 |
| 0Ah | 从标准输入读取缓冲字符串 | 读取用户输入的字符串到缓冲区 |
| 0Bh | 获取标准输入缓冲区状态 | 检查标准输入缓冲区的状态 |
| 3Fh | 从文件或设备读取字节数组 | 从文件或设备中读取指定数量的字节 |
| 2Ah | 获取系统日期 | 返回当前系统的日期 |
| 2Bh | 设置系统日期 | 可以修改系统的日期 |
| 2Ch | 获取系统时间 | 得到当前系统的时间 |
| 2Dh | 设置系统时间 | 对系统时间进行设置 |
| 716Ch | 创建文件或打开现有文件 | 可创建新文件或打开已存在的文件 |
| 3Eh | 关闭文件句柄 | 关闭指定的文件句柄 |
| 42h | 移动文件位置指针 | 改变文件指针的位置 |
| 5706h | 获取文件创建日期和时间 | 得到文件的创建日期和时间 |
| 62h | 返回程序段前缀地址的段部分 | 获取程序段前缀的段地址 |

这些函数在不同的场景下发挥着重要作用，例如在文件操作、日期时间处理、输入输出等方面。

6. 编程练习

以下是一些编程练习，要求在实地址模式下完成，并且除特殊说明外，需使用 INT 21h 函数进行所有输入输出操作。

6.1 读取文本文件

编写一个程序，打开一个文件进行输入，读取文件内容并以十六进制形式显示在屏幕上。输入缓冲区设置为 256 字节左右，使用循环多次调用 INT 21h 功能 3Fh，直到整个文件处理完毕。

操作步骤如下：
1. 打开文件：使用 INT 21h 功能 716Ch 以只读模式打开文件。
2. 循环读取：在循环中，使用 INT 21h 功能 3Fh 每次读取 256 字节到缓冲区。
3. 显示内容：将缓冲区内容以十六进制形式输出到屏幕。
4. 检查文件结束：判断是否到达文件末尾，如果未结束则继续循环。
5. 关闭文件：使用 INT 21h 功能 3Eh 关闭文件。

graph TD;
    A[开始] --> B[打开文件];
    B --> C{是否出错};
    C -- 是 --> G[退出];
    C -- 否 --> D[读取数据到缓冲区];
    D --> E{是否到达文件末尾};
    E -- 是 --> F[关闭文件];
    E -- 否 --> H[以十六进制显示缓冲区内容];
    H --> D;
    F --> G;

6.2 复制文本文件

修改 Readfile 程序，使其能够读取任意大小的文件。假设缓冲区小于输入文件，使用循环读取所有数据，缓冲区大小设为 256 字节。如果 INT 21h 函数调用后进位标志被设置，显示相应的错误信息。

操作步骤：
1. 打开输入文件和输出文件：分别使用 INT 21h 功能 716Ch 以只读和只写模式打开。
2. 循环读取和写入：在循环中，使用 INT 21h 功能 3Fh 读取 256 字节到缓冲区，再使用 INT 21h 功能 40h 将缓冲区内容写入输出文件。
3. 检查错误：每次调用 INT 21h 函数后检查进位标志，若设置则显示错误信息并退出。
4. 关闭文件：使用 INT 21h 功能 3Eh 关闭输入和输出文件。

6.3 设置日期

编写一个程序，显示当前日期并提示用户输入新日期。如果用户输入非空日期，则用其更新系统日期。

操作步骤：
1. 获取当前日期：使用 INT 21h 功能 2Ah 获取当前系统日期。
2. 显示日期：将获取的日期显示给用户。
3. 提示输入：提示用户输入新日期。
4. 检查输入：判断用户输入是否为空，若不为空则使用 INT 21h 功能 2Bh 设置新日期。

6.4 大写转换

编写程序，使用 INT 21h 从键盘输入小写字母并将其转换为大写字母，只显示大写字母。

操作步骤：
1. 读取字符：使用 INT 21h 功能 1 从键盘读取字符。
2. 判断大小写：检查字符是否为小写字母。
3. 转换并显示：如果是小写字母，将其转换为大写字母并显示。

6.5 文件创建日期

编写一个过程，显示文件的创建日期和文件名。在 DX 寄存器中传递文件名指针，编写测试程序，用不同的文件名（包括长文件名）测试该过程。如果文件未找到，显示相应的错误信息。

操作步骤：
1. 获取文件信息：使用 INT 21h 功能 5706h 获取文件的创建日期和时间。
2. 显示信息：将文件名和创建日期显示在屏幕上。
3. 错误处理：如果文件未找到，显示错误信息。

6.6 文本匹配程序

编写一个程序，打开一个最多包含 60K 字节的文本文件，进行不区分大小写的字符串搜索。字符串和文件名由用户输入，显示文件中包含该字符串的每一行，并在每行前加上行号。

操作步骤：
1. 获取用户输入：获取用户输入的字符串和文件名。
2. 打开文件：使用 INT 21h 功能 716Ch 以只读模式打开文件。
3. 逐行读取：在循环中逐行读取文件内容。
4. 字符串匹配：使用字符串匹配算法检查每行是否包含目标字符串。
5. 显示结果：如果匹配成功，显示行号和该行内容。
6. 关闭文件：使用 INT 21h 功能 3Eh 关闭文件。

6.7 文件加密使用异或

增强文件加密程序，具体步骤如下：
1. 提示用户输入：要求用户输入明文文件和密文文件的名称。
2. 打开文件：使用 INT 21h 功能 716Ch 分别以只读和只写模式打开明文文件和密文文件。
3. 获取加密代码：让用户输入一个 1 到 255 之间的整数作为加密代码。
4. 读取和加密：使用 INT 21h 功能 3Fh 读取明文文件到缓冲区，对每个字节进行异或操作。
5. 写入密文文件：使用 INT 21h 功能 40h 将加密后的缓冲区内容写入密文文件。
6. 关闭文件：使用 INT 21h 功能 3Eh 关闭两个文件。

6.8 单词计数程序

编写一个程序，统计文本文件中的单词数量。提示用户输入文件名，然后在屏幕上显示单词计数结果。

操作步骤：
1. 获取文件名：提示用户输入要统计的文件名。
2. 打开文件：使用 INT 21h 功能 716Ch 以只读模式打开文件。
3. 读取文件：逐字节读取文件内容。
4. 单词计数：根据空格和标点符号判断单词的开始和结束，进行计数。
5. 显示结果：使用 WriteDec 过程显示单词数量。
6. 关闭文件：使用 INT 21h 功能 3Eh 关闭文件。

通过这些编程练习，可以进一步巩固对MS-DOS文件输入输出服务的理解和掌握，提高在MS-DOS环境下的编程能力。在实际编程过程中，要注意对错误的处理，确保程序的健壮性。同时，合理运用各种 INT 21h 函数，能够高效地完成各种任务。