x86的32位汇编快速入门
本文描述基本的32位X86匯編語言的一個子集，其中涉及匯編語言的最核心部分，包括寄存器結構，數(shù)據(jù)表示，基本的操作指令（包括數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯計算指令、算數(shù)運算指令），以及函數(shù)的調用規(guī)則。個人認為：在理解了本文后，基本可以無障礙地閱讀絕大部分標準X86匯編程序。當然，更復雜的指令請參閱Intel相關文檔。
1 寄存器.
主要寄存器如下圖所示：
X86處理器中有8個32位的通用寄存器。由于歷史的原因，EAX通常用于計算，ECX通常用于循環(huán)變量計數(shù)。ESP和EBP有專門用途，ESP指示棧指針(用于指示棧頂位置)，而EBP則是基址指針（用于指示子程序或函數(shù)調用的基址指針）。如圖中所示，EAX、EBX、ECX和EDX的前兩個高位字節(jié)和后兩個低位字節(jié)可以獨立使用，其中兩位低字節(jié)又被獨立分為H和L部分，這樣做的原因主要是考慮兼容16位的程序，具體兼容匹配細節(jié)請查閱相關文獻。
應用寄存器時，其名稱大小寫是不敏感的，如EAX和eax沒有區(qū)別。
2 內存和尋址模式
2.1聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)
可以在X86匯編語言中用匯編指令.DATA聲明靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（類似于全局變量），數(shù)據(jù)以單字節(jié)、雙字節(jié)、或雙字（4字節(jié)）的方式存放，分別用DB,DW, DD指令表示聲明內存的長度。在匯編語言中，相鄰定義的標簽在內存中是連續(xù)存放的。
| .DATA | ? | ? | ? |
| var | DB?64?? | ;聲明一個字節(jié)，并將數(shù)值64放入此字節(jié)中 | |
| var2 | DB?? | ; 聲明一個為初始化的字節(jié). | |
| ? | DB?10 | ; 聲明一個沒有l(wèi)abel的字節(jié)，其值為10. | |
| X | DW?? | ;?聲明一個雙字節(jié)，未初始化. | |
| Y | DD?30000???? | ; 聲明一個4字節(jié)，其值為30000. |
還可以聲明連續(xù)的數(shù)據(jù)和數(shù)組，聲明數(shù)組時使用DUP關鍵字
| 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 尋址模式
現(xiàn)代X86處理器具有232字節(jié)的尋址空間。在上面的例子中，我們用標簽(label)表示內存區(qū)域，這些標簽在實際匯編時，均被32位的實際地址代替。除了支持這種直接的內存區(qū)域描述，X86還提供了一種靈活的內存尋址方式，即利用最多兩個32位的寄存器和一個32位的有符號常數(shù)相加計算一個內存地址，其中一個寄存器可以左移1、2或3位以表述更大的空間。下面例子是匯編程序中常見的方式
| mov eax, [ebx] | ; 將ebx值指示的內存地址中的4個字節(jié)傳送到eax中 |
| mov [var], ebx | ;?將ebx的內容傳送到var的值指示的內存地址中. |
| mov eax, [esi-4] | ; 將esi-4值指示的內存地址中的4個字節(jié)傳送到eax中 |
| mov [esi+eax], cl | ; 將cl的值傳送到esi+eax的值指示的內存地址中 |
| mov edx, [esi+4*ebx]???? | ; 將esi+4*ebx值指示的內存中的4個字節(jié)傳送到edx |
下面是違反規(guī)則的例子:
| mov eax, [ebx-ecx] | ; 只能用加法 |
| mov [eax+esi+edi], ebx???? | ; 最多只能有兩個寄存器參與運算 |
2.3 長度規(guī)定
在聲明內存大小時，在匯編語言中，一般用DB，DW，DD均可聲明的內存空間大小，這種現(xiàn)實聲明能夠很好地指導匯編器分配內存空間，但是，對于
mov [ebx], 2
如果沒有特殊的標識，則不確定常數(shù)2是單字節(jié)、雙字節(jié)，還是雙字。對于這種情況，X86提供了三個指示規(guī)則標記，分別為BYTE PTR,?WORD PTR, and?DWORD PTR，如上面例子寫成：mov?BYTE PTR?[ebx], 2，?mov WORD PTR [ebx], 2，?movDWORD PTR?[ebx], 2，則意思非常清晰。
3 匯編指令
匯編指令通常可以分為數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯計算指令和控制流指令。本節(jié)將講述其中最重要的指令，以下標記分別表示寄存器、內存和常數(shù)。
| <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> | 內存地址 (e.g.,?[eax],?[var + 4], or?dword ptr [eax+ebx]) |
| <con32> | 32為常數(shù) |
| <con16> | 16位常數(shù) |
| <con8> | 8位常數(shù) |
| <con> | 任何8位、16位或32位常數(shù) |
3.1 數(shù)據(jù)傳送指令
mov?— Move (Opcodes: 88, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...)
mov指令將第二個操作數(shù)（可以是寄存器的內容、內存中的內容或值）復制到第一個操作數(shù)（寄存器或內存）。mov不能用于直接從內存復制到內存，其語法如下所示：
mov <reg>,<reg>
mov <reg>,<mem>
mov <mem>,<reg>
mov <reg>,<const>
mov <mem>,<const>
Examples
mov eax, ebx?— 將ebx的值拷貝到eax
mov byte ptr [var], 5?— 將5保存找var指示內存中的一個字節(jié)中
push— Push stack (Opcodes: FF, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...)
push指令將操作數(shù)壓入內存的棧中，棧是程序設計中一種非常重要的數(shù)據(jù)結構，其主要用于函數(shù)調用過程中，其中ESP只是棧頂。在壓棧前，首先將ESP值減4（X86棧增長方向與內存地址編號增長方向相反），然后將操作數(shù)內容壓入ESP指示的位置。其語法如下所示：
push <reg32>
push <mem>
push <con32>
Examples
push eax?— 將eax內容壓棧
push [var]?— 將var指示的4直接內容壓棧
pop— Pop stack
pop指令與push指令相反，它執(zhí)行的是出棧的工作。它首先將ESP指示的地址中的內容出棧，然后將ESP值加4. 其語法如下所示：
pop <reg32>
pop <mem>
Examples
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實際上是一個載入有效地址指令，將第二個操作數(shù)表示的地址載入到第一個操作數(shù)（寄存器）中。其語法如下所示：
Syntax
lea <reg32>,<mem>
Examples
lea eax, [var]?— var指示的地址載入eax中.
lea edi, [ebx+4*esi]?— ebx+4*esi表示的地址載入到edi中，這實際是上面所說的尋址模式的一種表示方式.
3.2 算術和邏輯指令
add— Integer Addition
add指令將兩個操作數(shù)相加，且將相加后的結果保存到第一個操作數(shù)中。其語法如下所示：
add <reg>,<reg>
add <reg>,<mem>
add <mem>,<reg>
add <reg>,<con>
add <mem>,<con>
Examples
add eax, 10?— EAX ← EAX + 10
add BYTE PTR [var], 10?— 10與var指示的內存中的一個byte的值相加，并將結果保存在var指示的內存中
sub— Integer Subtraction
sub指令指示第一個操作數(shù)減去第二個操作數(shù)，并將相減后的值保存在第一個操作數(shù)，其語法如下所示：
sub <reg>,<reg>
sub <reg>,<mem>
sub <mem>,<reg>
sub <reg>,<con>
sub <mem>,<con>
Examples
sub al, ah?— AL ← AL - AH
sub eax, 216?— eax中的值減26，并將計算值保存在eax中
inc, dec— Increment, Decrement
inc,dec分別表示將操作數(shù)自加1，自減1，其語法如下所示：
inc <reg>
inc <mem>
dec <reg>
dec <mem>
Examples
dec eax?— eax中的值自減1.
inc DWORD PTR [var]?—?var指示內存中的一個4-byte值自加1
imul— Integer Multiplication
整數(shù)相乘指令，它有兩種指令格式，一種為兩個操作數(shù)，將兩個操作數(shù)的值相乘，并將結果保存在第一個操作數(shù)中，第一個操作數(shù)必須為寄存器；第二種格式為三個操作數(shù)，其語義為：將第二個和第三個操作數(shù)相乘，并將結果保存在第一個操作數(shù)中，第一個操作數(shù)必須為寄存器。其語法如下所示：
imul <reg32>,<reg32>
imul <reg32>,<mem>
imul <reg32>,<reg32>,<con>
imul <reg32>,<mem>,<con>
Examples
idiv— Integer Division
idiv指令完成整數(shù)除法操作，idiv只有一個操作數(shù)，此操作數(shù)為除數(shù)，而被除數(shù)則為EDX:EAX中的內容（一個64位的整數(shù)），操作的結果有兩部分：商和余數(shù)，其中商放在eax寄存器中，而余數(shù)則放在edx寄存器中。其語法如下所示：
Syntax
idiv <reg32>
idiv <mem>
Examples
idiv ebx idiv DWORD PTR [var] ? and, or, xor— Bitwise logical and, or and exclusive or 邏輯與、邏輯或、邏輯異或操作指令，用于操作數(shù)的位操作，操作結果放在第一個操作數(shù)中。其語法如下所示： 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
and eax, 0fH?— 將eax中的錢28位全部置為0，最后4位保持不變.
xor edx, edx?— 設置edx中的內容為0.
not— Bitwise Logical Not
位翻轉指令，將操作數(shù)中的每一位翻轉，即0->1, 1->0。其語法如下所示：
not <reg>
not <mem>
Example
not BYTE PTR [var]?—?將var指示的一個字節(jié)中的所有位翻轉.
neg— Negate
取負指令。語法為：
neg <reg>
neg <mem>
Example
neg eax?— EAX → - EAX
shl, shr— Shift Left, Shift Right
位移指令，有兩個操作數(shù)，第一個操作數(shù)表示被操作數(shù)，第二個操作數(shù)指示位移的數(shù)量。其語法如下所示：
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
如第二條指令用begin指示，這種標簽的方法在某種程度上簡化了匯編程序設計，控制流指令通過標簽實現(xiàn)程序指令跳轉。
jmp?— Jump
控制轉移到label所指示的地址，（從label中取出執(zhí)行執(zhí)行），如下所示：
jmp <label>
Example
jmp begin?— Jump to the instruction labeled?begin.
jcondition— Conditional Jump
條件轉移指令，條件轉移指令依據(jù)機器狀態(tài)字中的一些列條件狀態(tài)轉移。機器狀態(tài)字中包括指示最后一個算數(shù)運算結果是否為0，運算結果是否為負數(shù)等。機器狀態(tài)字具體解釋請見微機原理、計算機組成等課程。語法如下所示：
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
cmp eax, ebx
jle done? , 如果eax中的值小于ebx中的值，跳轉到done指示的區(qū)域執(zhí)行，否則，執(zhí)行下一條指令。
cmp <reg>,<mem>
cmp <mem>,<reg>
cmp <reg>,<con>
Example
cmp DWORD PTR [var], 10
jeq loop,?
call,?ret— Subroutine call and return 這兩條指令實現(xiàn)子程序（過程、函數(shù)等意思）的調用及返回。call指令首先將當前執(zhí)行指令地址入棧，然后無條件轉移到由標簽指示的指令。與其它簡單的跳轉指令不同，call指令保存調用之前的地址信息（當call指令結束后，返回到調用之前的地址）。 ret指令實現(xiàn)子程序的返回機制，ret指令彈出棧中保存的指令地址，然后無條件轉移到保存的指令地址執(zhí)行。 call，ret是函數(shù)調用中最關鍵的兩條指令。具體細節(jié)見下面一部分的講解。語法為： call <label> ret 4 調用規(guī)則 為了加強程序員之間的協(xié)作及簡化程序開發(fā)進程，設定一個函數(shù)調用規(guī)則非常必要，函數(shù)調用規(guī)則規(guī)定函數(shù)調用及返回的規(guī)則，只要遵照這種規(guī)則寫的程序均可以正確執(zhí)行，從而程序員不必關心諸如參數(shù)如何傳遞等問題；另一方面，在匯編語言中可以調用符合這種規(guī)則的高級語言所寫的函數(shù)，從而將匯編語言程序與高級語言程序有機結合在一起。 調用規(guī)則分為兩個方面，及調用者規(guī)則和被調用者規(guī)則，如一個函數(shù)A調用一個函數(shù)B，則A被稱為調用者(Caller)，B被稱為被調用者(Callee)。 下圖顯示一個調用過程中的內存中的棧布局：
在X86中，棧增長方向與內存編號增長方向相反。
Caller Rules
調用者規(guī)則包括一系列操作，描述如下：
1）在調用子程序之前，調用者應該保存一系列被設計為調用者保存的寄存器的值。調用者保存寄存器有eax，ecx，edx。由于被調用的子程序會修改這些寄存器，所以為了在調用子程序完成之后能正確執(zhí)行，調用者必須在調用子程序之前將這些寄存器的值入棧。
2）在調用子程序之前，將參數(shù)入棧。參數(shù)入棧的順序應該是從最后一個參數(shù)開始，如上圖中parameter3先入棧。
3）利用call指令調用子程序。這條指令將返回地址放置在參數(shù)的上面，并進入子程序的指令執(zhí)行。（子程序的執(zhí)行將按照被調用者的規(guī)則執(zhí)行）
當子程序返回時，調用者期望找到子程序保存在eax中的返回地址。為了恢復調用子程序執(zhí)行之前的狀態(tài)，調用者應該執(zhí)行以下操作：
1）清除棧中的參數(shù)；
2）將棧中保存的eax值、ecx值以及edx值出棧，恢復eax、ecx、edx的值（當然，如果其它寄存器在調用之前需要保存，也需要完成類似入棧和出棧操作）
Example?
如下代碼展示了一個調用子程序的調用者應該執(zhí)行的操作。此匯編程序調用一個具有三個參數(shù)的函數(shù)_myFunc，其中第一個參數(shù)為eax，第二個參數(shù)為常數(shù)216，第三個參數(shù)為var指示的內存中的值。
在調用返回時，調用者必須清除棧中的相應內容，在上例中，參數(shù)占有12個字節(jié)，為了消除這些參數(shù)，只需將ESP加12即可。
?_myFunc的值保存在eax中，ecx和edx中的值也許已經被改變，調用者還必須在調用之前保存在棧中，并在調用結束之后，出棧恢復ecx和edx的值。
被調用者規(guī)則
被調用者應該遵循如下規(guī)則：
1）將ebp入棧，并將esp中的值拷貝到ebp中，其匯編代碼如下：
push ebpmov ebp, esp上述代碼的目的是保存調用子程序之前的基址指針，基址指針用于尋找棧上的參數(shù)和局部變量。當一個子程序開始執(zhí)行時，基址指針保存棧指針指示子程序的執(zhí)行。為了在子程序完成之后調用者能正確定位調用者的參數(shù)和局部變量，ebp的值需要返回。
2）在棧上為局部變量分配空間。
3）保存callee-saved寄存器的值，callee-saved寄存器包括ebx,edi和esi，將ebx,edi和esi壓棧。
4）在上述三個步驟完成之后，子程序開始執(zhí)行，當子程序返回時，必須完成如下工作：
4.1）將返回的執(zhí)行結果保存在eax中
4.2）彈出棧中保存的callee-saved寄存器值，恢復callee-saved寄存器的值（ESI和EDI）
4.3）收回局部變量的內存空間。實際處理時，通過改變EBP的值即可：mov?esp,?ebp。?
4.4）通過彈出棧中保存的ebp值恢復調用者的基址寄存器值。
4.5）執(zhí)行ret指令返回到調用者程序。
After these three actions are performed, the body of the subroutine may proceed. When the subroutine is returns, it must follow these steps:
Example
子程序首先通過入棧的手段保存ebp，分配局部變量，保存寄存器的值。
在子程序體中，參數(shù)和局部變量均是通過ebp進行計算。由于參數(shù)傳遞在子程序被調用之前，所以參數(shù)總是在ebp指示的地址的下方（在棧中），因此，上例中的第一個參數(shù)的地址是ebp+8，第二個參數(shù)的地址是ebp+12，第三個參數(shù)的地址是ebp+16；而局部變量在ebp指示的地址的上方，所有第一個局部變量的地址是ebp-4，而第二個這是ebp-8.
總結
以上是生活随笔為你收集整理的x86的32位汇编快速入门的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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