本帖最后由 奋斗丶小Z 于 2015-7-24 13:49 编辑
本文描述基本的32位X86汇编语言的一个子集，其中涉及汇编语言的最核心部分，包括寄存器结构，数据表示，基本的操作指令（包括数据传送指令、逻辑计算指令、算数运算指令），以及函数的调用规则。
个人认为：在理解了本文后，基本可以无障碍地阅读绝大部分标准X86汇编程序。当然，更复杂的指令请参阅Intel相关文档。
一.寄存器
X86处理器中有8个32位的通用寄存器。由于历史的原因，EAX通常用于计算，ECX通常用于循环变量计数。ESP和EBP有专门用途，ESP指示栈指针(用于指示栈顶位置)，而EBP则是基址指针（用于指示子程序或函数调用的基址指针）。如图中所示，EAX、EBX、ECX和EDX的前两个高位字节和后两个低位字节可以独立使用，其中两位低字节又被独立分为H和L部分，这样做的原因主要是考虑兼容16位的程序，具体兼容匹配细节请查阅相关文献。 应用寄存器时，其名称大小写是不敏感的，如EAX和eax没有区别。
二.内存和寻址模式 2.1声明静态数据区 可以在X86汇编语言中用汇编指令.DATA声明静态数据区（类似于全局变量），数据以单字节、双字节、或双字（4字节）的方式存放，分别用DB,DW, DD指令表示声明内存的长度。在汇编语言中，相邻定义的标签在内存中是连续存放的。
| .DATA | | | | var | DB 64 | ;声明一个字节，并将数值64放入此字节中 | | var2 | DB ? | ; 声明一个为初始化的字节. | | DB 10 | ; 声明一个没有label的字节，其值为10. | | X | DW ? | ; 声明一个双字节，未初始化. | | Y | DD 30000 | ; 声明一个4字节，其值为30000. |
还可以声明连续的数据和数组，声明数组时使用DUP关键字
| Z | DD 1, 2, 3 | ; Declare three 4-byte values, initialized to 1, 2, and 3. The value of location Z + 8 will be 3. | | bytes | DB 10 DUP(?) | ; Declare 10 uninitialized bytes starting at location bytes. | | arr | DD 100 DUP(0) | ; Declare 100 4-byte words starting at location arr, all initialized to 0 | | str | DB 'hello',0 | ; Declare 6 bytes starting at the address str, initialized to the ASCII character values for hello and the null (0) byte. |
2.2 寻址模式 现代X86处理器具有232字节的寻址空间。在上面的例子中，我们用标签(label)表示内存区域，这些标签在实际汇编时，均被32位的实际地址代替。除了支持这种直接的内存区域描述，X86还提供了一种灵活的内存寻址方式，即利用最多两个32位的寄存器和一个32位的有符号常数相加计算一个内存地址，其中一个寄存器可以左移1、2或3位以表述更大的空间。下面例子是汇编程序中常见的方式
| mov eax, [ebx] | ; 将ebx值指示的内存地址中的4个字节传送到eax中 | | mov [var], ebx | ; 将ebx的内容传送到var的值指示的内存地址中. | | mov eax, [esi-4] | ; 将esi-4值指示的内存地址中的4个字节传送到eax中 | | mov [esi+eax], cl | ; 将cl的值传送到esi+eax的值指示的内存地址中
| | mov edx, [esi+4*ebx] | ; 将esi+4*ebx值指示的内存中的4个字节传送到edx |
| mov eax, [ebx-ecx] | ; 只能用加法 | | mov [eax+esi+edi], ebx | ; 最多只能有两个寄存器参与运算 |
2.3 长度规定 在声明内存大小时，在汇编语言中，一般用DB，DW，DD均可声明的内存空间大小，这种现实声明能够很好地指导汇编器分配内存空间，但是，对于mov [ebx], 2 如果没有特殊的标识，则不确定常数2是单字节、双字节，还是双字。对于这种情况，X86提供了三个指示规则标记，分别为BYTE PTR, WORD PTR, and DWORD PTR，如上面例子写成：mov BYTE PTR [ebx], 2， mov WORD PTR [ebx], 2，mov DWORD PTR [ebx], 2，则意思非常清晰。
三.汇编指令
汇编指令通常可以分为数据传送指令、逻辑计算指令和控制流指令。本节将讲述其中最重要的指令，以下标记分别表示寄存器、内存和常数。 | <reg32> | 32位寄存器 (EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, or EBP) | | <reg16> | 16位寄存器 (AX, BX, CX, or DX) | | <reg8> | 8位寄存器(AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, or DL) | | <reg> | 任何寄存器 |
| | | <mem> | 内存地址 (e.g., [eax], [var + 4], or dword ptr [eax+ebx]) | | <con32> | 32为常数 | | <con16> | 16位常数 | | <con8> | 8位常数 | | <con> | 任何8位、16位或32位常数 |
3.1 数据传送指令
mov — Move (Opcodes: 88, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...) mov指令将第二个操作数（可以是寄存器的内容、内存中的内容或值）复制到第一个操作数（寄存器或内存）。mov不能用于直接从内存复制到内存，其语法如下所示： mov <reg>,<reg>
mov <reg>,<mem>
mov <mem>,<reg>
mov <reg>,<const>
mov <mem>,<const>
|
Examples：
[Asm] 纯文本查看 复制代码 mov eax, ebx — 将ebx的值拷贝到eax
mov byte ptr [var], 5 — 将5保存找var指示内存中的一个字节中
(Opcodes: FF, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...)
push— Push stack
push 指令将操作数压入内存的栈中，栈是程序设计中一种非常重要的数据结构，其主要用于函数调用过程中，其中ESP只是栈顶。在压栈前，首先将ESP值减4（X86栈增长方向与内存地址编号增长方向相反），然后将操作数内容压入ESP指示的位置。其语法如下所示： push <reg32>
push <mem>
push <con32>
|
Examples：
[Asm] 纯文本查看 复制代码 push eax — 将eax内容压栈
push [var] — 将var指示的4直接内容压栈
pop— Pop stack
pop 指令与push指令相反，它执行的是出栈的工作。它首先将ESP指示的地址中的内容出栈，然后将ESP值加4. 其语法如下所示：
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 pop edi — pop the top element of the stack into EDI.
pop [ebx] — pop the top element of the stack into memory at the four bytes starting at location EBX.
lea— Load effective address lea实际上是一个载入有效地址指令，将第二个操作数表示的地址载入到第一个操作数（寄存器）中。其语法如下所示： Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 lea eax, [var] — var指示的地址载入eax中.
lea edi, [ebx+4*esi] — ebx+4*esi表示的地址载入到edi中，这实际是上面所说的寻址模式的一种表示方式.
3.2 算术和逻辑指令 add— Integer Addition add指令将两个操作数相加，且将相加后的结果保存到第一个操作数中。其语法如下所示： add <reg>,<reg>
add <reg>,<mem>
add <mem>,<reg>
add <reg>,<con>
add <mem>,<con>
|
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 add eax, 10 — EAX ← EAX + 10
add BYTE PTR [var], 10 — 10与var指示的内存中的一个byte的值相加，并将结果保存在var指示的内存中
sub— Integer Subtraction sub指令指示第一个操作数减去第二个操作数，并将相减后的值保存在第一个操作数，其语法如下所示：
sub <reg>,<reg>
sub <reg>,<mem>
sub <mem>,<reg>
sub <reg>,<con>
sub <mem>,<con>
|
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 sub al, ah — AL ← AL - AH
sub eax, 216 — eax中的值减26，并将计算值保存在eax中
inc, dec— Increment, Decrement inc, dec分别表示将操作数自加1，自减1，其语法如下所示： inc <reg>
inc <mem>
dec <reg>
dec <mem>
|
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 dec eax — eax中的值自减1.
inc DWORD PTR [var] — var指示内存中的一个4-byte值自加1
imul— Integer Multiplication imul整数相乘指令，它有两种指令格式，一种为两个操作数，将两个操作数的值相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器；第二种格式为三个操作数，其语义为：将第二个和第三个操作数相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器。其语法如下所示： imul <reg32>,<reg32>
imul <reg32>,<mem>
imul <reg32>,<reg32>,<con>
imul <reg32>,<mem>,<con>
|
Examples [Asm] 纯文本查看 复制代码 imul eax, [var] — eax→ eax * [var]
imul esi, edi, 25 — ESI → EDI * 25
idiv— Integer Division idiv指令完成整数除法操作，idiv只有一个操作数，此操作数为除数，而被除数则为EDX:EAX中的内容（一个64位的整数），操作的结果有两部分：商和余数，其中商放在eax寄存器中，而余数则放在edx寄存器中。其语法如下所示：
Examples: [Asm] 纯文本查看 复制代码 idiv ebx
idiv DWORD PTR [var]
and, or, xor逻辑与、逻辑或、逻辑异或操作指令，用于操作数的位操作，操作结果放在第一个操作数中。其语法如下所示：
and <reg>,<reg>
and <reg>,<mem>
and <mem>,<reg>
and <reg>,<con>
and <mem>,<con>
or <reg>,<reg>
or <reg>,<mem>
or <mem>,<reg>
or <reg>,<con>
or <mem>,<con>
xor <reg>,<reg>
xor <reg>,<mem>
xor <mem>,<reg>
xor <reg>,<con>
xor <mem>,<con> |
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 and eax, 0fH — 将eax中的钱28位全部置为0，最后4位保持不变.
xor edx, edx — 设置edx中的内容为0.
not— Bitwise Logical Not not位翻转指令，将操作数中的每一位翻转，即0->1, 1->0。其语法如下所示：
Example
[Asm] 纯文本查看 复制代码 not BYTE PTR [var] — 将var指示的一个字节中的所有位翻转.
neg— Negate neg取负指令。语法为： Example
[Asm] 纯文本查看 复制代码 neg eax — EAX → - EAX
shl, shr— Shift Left, Shift Right shl, shr位移指令，有两个操作数，第一个操作数表示被操作数，第二个操作数指示位移的数量。其语法如下所示：
shl <reg>,<con8>
shl <mem>,<con8>
shl <reg>,<cl>
shl <mem>,<cl> shr <reg>,<con8>
shr <mem>,<con8>
shr <reg>,<cl>
shr <mem>,<cl> |
Examples
[Asm] 纯文本查看 复制代码 shl eax, 1 — Multiply the value of EAX by 2 (if the most significant bit is 0)，左移1位，相当于乘以2
shr ebx, cl — Store in EBX the floor of result of dividing the value of EBX by 2n where n is the value in CL.
3.3 控制转移指令
X86处理器维持着一个指示当前执行指令的指令指针（IP），当一条指令执行后，此指针自动指向下一条指令。IP寄存器不能直接操作，但是可以用控制流指令更新。
一般用标签（label）指示程序中的指令地址，在X86汇编代码中，可以在任何指令前加入标签。如：
[Asm] 纯文本查看 复制代码 mov esi, [ebp+8]
begin: xor ecx, ecx
mov eax, [esi]
如第二条指令用begin指示，这种标签的方法在某种程度上简化了汇编程序设计，控制流指令通过标签实现程序指令跳转。
jmp — Jump jmp控制转移到label所指示的地址，（从label中取出执行执行），如下所示：
Example
[Asm] 纯文本查看 复制代码 jmp begin — Jump to the instruction labeled begin.
jcondition— Conditional Jump 条件转移指令，条件转移指令依据机器状态字中的一些列条件状态转移。机器状态字中包括指示最后一个算数运算结果是否为0，运算结果是否为负数等。机器状态字具体解释请见微机原理、计算机组成等课程。语法如下所示： je <label> (jump when equal)
jne <label> (jump when not equal)
jz <label> (jump when last result was zero)
jg <label> (jump when greater than)
jge <label> (jump when greater than or equal to)
jl <label> (jump when less than)
jle <label>(jump when less than or equal to)
|
Example [Asm] 纯文本查看 复制代码 cmp eax, ebx
jle done , 如果eax中的值小于ebx中的值，跳转到done指示的区域执行，否则，执行下一条指令。 cmp— Compare cmp指令比较两个操作数的值，并根据比较结果设置机器状态字中的条件码。此指令与sub指令类似，但是cmp不用将计算结果保存在操作数中。其语法如下所示：
cmp <reg>,<reg>
cmp <reg>,<mem>
cmp <mem>,<reg>
cmp <reg>,<con>
|
Example [Asm] 纯文本查看 复制代码 cmp DWORD PTR [var], 10
jeq loop, %比较var指示的4字节内容是否为10，如果不是，则继续执行下一条指令，否则，跳转到loop指示的指令开始执行
call, ret— Subroutine call and return
这两条指令实现子程序（过程、函数等意思）的调用及返回。call指令首先将当前执行指令地址入栈，然后无条件转移到由标签指示的指令。与其它简单的跳转指令不同，call指令保存调用之前的地址信息（当call指令结束后，返回到调用之前的地址）。
ret指令实现子程序的返回机制，ret指令弹出栈中保存的指令地址，然后无条件转移到保存的指令地址执行。
call，ret是函数调用中最关键的两条指令。具体细节见下面一部分的讲解。语法为：
四.调用规则
为了加强程序员之间的协作及简化程序开发进程，设定一个函数调用规则非常必要，函数调用规则规定函数调用及返回的规则，只要遵照这种规则写的程序均可以正确执行，从而程序员不必关心诸如参数如何传递等问题；另一方面，在汇编语言中可以调用符合这种规则的高级语言所写的函数，从而将汇编语言程序与高级语言程序有机结合在一起。
调用规则分为两个方面，及调用者规则和被调用者规则，如一个函数A调用一个函数B，则A被称为调用者(Caller)，B被称为被调用者(Callee)。
下图显示一个调用过程中的内存中的栈布局：
在X86中，栈增长方向与内存编号增长方向相反。
调用者规则包括一系列操作，描述如下： 1）在调用子程序之前，调用者应该保存一系列被设计为调用者保存的寄存器的值。调用者保存寄存器有eax，ecx，edx。由于被调用的子程序会修改这些寄存器，所以为了在调用子程序完成之后能正确执行，调用者必须在调用子程序之前将这些寄存器的值入栈。 2）在调用子程序之前，将参数入栈。参数入栈的顺序应该是从最后一个参数开始，如上图中parameter3先入栈。 3）利用call指令调用子程序。这条指令将返回地址放置在参数的上面，并进入子程序的指令执行。（子程序的执行将按照被调用者的规则执行）
当子程序返回时，调用者期望找到子程序保存在eax中的返回地址。为了恢复调用子程序执行之前的状态，调用者应该执行以下操作： 1）清除栈中的参数； 2）将栈中保存的eax值、ecx值以及edx值出栈，恢复eax、ecx、edx的值（当然，如果其它寄存器在调用之前需要保存，也需要完成类似入栈和出栈操作） Example
如下代码展示了一个调用子程序的调用者应该执行的操作。此汇编程序调用一个具有三个参数的函数_myFunc，其中第一个参数为eax，第二个参数为常数216，第三个参数为var指示的内存中的值。
[Asm] 纯文本查看 复制代码 push [var] ; Push last parameter first
push 216 ; Push the second parameter
push eax ; Push first parameter last
call _myFunc ; Call the function (assume C naming)
add esp, 12
在调用返回时，调用者必须清除栈中的相应内容，在上例中，参数占有12个字节，为了消除这些参数，只需将ESP加12即可。
_myFunc的值保存在eax中，ecx和edx中的值也许已经被改变，调用者还必须在调用之前保存在栈中，并在调用结束之后，出栈恢复ecx和edx的值。
被调用者规则被调用者应该遵循如下规则：
1）将ebp入栈，并将esp中的值拷贝到ebp中，其汇编代码如下： push ebp mov ebp, esp上述代码的目的是保存调用子程序之前的基址指针，基址指针用于寻找栈上的参数和局部变量。当一个子程序开始执行时，基址指针保存栈指针指示子程序的执行。为了在子程序完成之后调用者能正确定位调用者的参数和局部变量，ebp的值需要返回。 2）在栈上为局部变量分配空间。 3）保存callee-saved寄存器的值，callee-saved寄存器包括ebx,edi和esi，将ebx,edi和esi压栈。 4）在上述三个步骤完成之后，子程序开始执行，当子程序返回时，必须完成如下工作： 4.1）将返回的执行结果保存在eax中 4.2）弹出栈中保存的callee-saved寄存器值，恢复callee-saved寄存器的值（ESI和EDI） 4.3）收回局部变量的内存空间。实际处理时，通过改变EBP的值即可：mov esp, ebp。 4.4）通过弹出栈中保存的ebp值恢复调用者的基址寄存器值。 4.5）执行ret指令返回到调用者程序。 After these three actions are performed, the body of the subroutine may proceed. When the subroutine is returns, it must follow these steps: - Leave the return value in EAX.
- Example
[Asm] 纯文本查看 复制代码 .486
.MODEL FLAT
.CODE
PUBLIC _myFunc
_myFunc PROC
; Subroutine Prologue
push ebp ; Save the old base pointer value.
mov ebp, esp ; Set the new base pointer value.
sub esp, 4 ; Make room for one 4-byte local variable.
push edi ; Save the values of registers that the function
push esi ; will modify. This function uses EDI and ESI.
; (no need to save EBX, EBP, or ESP)
; Subroutine Body
mov eax, [ebp+8] ; Move value of parameter 1 into EAX
mov esi, [ebp+12] ; Move value of parameter 2 into ESI
mov edi, [ebp+16] ; Move value of parameter 3 into EDI
mov [ebp-4], edi ; Move EDI into the local variable
add [ebp-4], esi ; Add ESI into the local variable
add eax, [ebp-4] ; Add the contents of the local variable
; into EAX (final result)
; Subroutine Epilogue
pop esi ; Recover register values
pop edi
mov esp, ebp ; Deallocate local variables
pop ebp ; Restore the caller's base pointer value
ret
_myFunc ENDP
END
子程序首先通过入栈的手段保存ebp，分配局部变量，保存寄存器的值。
在子程序体中，参数和局部变量均是通过ebp进行计算。由于参数传递在子程序被调用之前，所以参数总是在ebp指示的地址的下方（在栈中），因此，上例中的第一个参数的地址是ebp+8，第二个参数的地址是ebp+12，第三个参数的地址是ebp+16；而局部变量在ebp指示的地址的上方，所有第一个局部变量的地址是ebp-4，而第二个这是ebp-8.
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发表于 2015-7-24 09:23
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发表于 2015-7-24 13:50
发表于 2015-7-24 09:32
