汇编语言的准备知识--给初次接触汇编者 下

调用指令CALL:

Call的寻址方式与jmp基本相同，但为了从子程序返回，该指令在跳转以前会把紧接着它的下一条指令的地址压进堆栈。如果是段内调用（目标地址是32位偏移量），则压入的也只是一个偏移量。如果是段间调用（目标地址是48位全地址），则也压入下一条指令的完全地址。同样，如果段间转移涉及优先级的变化，则有一系列复杂的保护检查。

与之对应retn/retf指令则从子程序返回。它从堆栈上取得返回地址（是call指令压进去的）并跳到该地址执行。retn取32位偏移量作段内返回，retf取48位全地址作段间返回。retn/f 还可以跟一个立即数作为操作数，该数实际上是从堆栈上传给子程序的参数的个数（以字计）返回后自动把堆栈指针esp加上指定的数*2，从而丢弃堆栈中的参数。这里具体的细节留待下一篇讲述。

虽然call和ret设计为一起工作，但它们之间没有必然的联系。就是说，如果你直接用push指令向堆栈中压入一个数，然后执行ret，他同样会把你压入的数作为返回地址，而跳到那里去执行。这种非正常的流程转移可以被用作反跟踪手段。

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中断指令INT n

在保护模式下，这个指令必定会被操作系统截获。在一般的PE程序中，这个指令已经不太见到了，而在DOS时代，中断是调用操作系统和BIOS的重要途径。现在的程序可以文质彬彬地用名字来调用windows功能，如 call user32!getwindowtexta。从程序角度看，INT指令把当前的标志寄存器先压入堆栈，然后把下一条指令的完全地址也压入堆栈，最后根据操作数n来检索“中断描述符表”，试图转移到相应的中断服务程序去执行。通常，中断服务程序都是操作系统的核心代码，必然会涉及到优先级转换和保护性检查、堆栈切换等等，细节可以看一些高级的教程。

与之相应的中断返回指令IRET做相反的操作。它从堆栈上取得返回地址，并用来设置CS:EIP,然后从堆栈中弹出标志寄存器。注意，堆栈上的标志寄存器值可能已经被中断服务程序所改变，通常是进位标志C, 用来表示功能是否正常完成。同样的，IRET也不一定非要和INT指令对应，你可以自己在堆栈上压入标志和地址，然后执行IRET来实现流程转移。实际上，多任务操作系统常用此伎俩来实现任务转换。

广义的中断是一个很大的话题，有兴趣可以去查阅系统设计的书籍。

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装入全指针指令LDS,LES,LFS,LGS,LSS

这些指令有两个操作数。第一个是一个通用寄存器，第二个操作数是一个有效地址。指令从该地址取得48位全指针，将选择符装入相应的段寄存器，而将32位偏移量装入指定的通用寄存器。注意在内存中，指针的存放形式总是32位偏移量在前面，16位选择符在后面。装入指针以后，就可以用DS:[ESI]这样的形式来访问指针指向的数据了。

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字符串操作指令

这里包括CMPS,SCAS,LODS,STOS,MOVS,INS和OUTS等。这些指令有一个共同的特点，就是没有显式的操作数，而由硬件规定使用DS:[ESI]指向源字符串，用ES:[EDI]指向目的字符串，用AL/AX/EAX做暂存。这是硬件规定的，所以在使用这些指令之前一定要设好相应的指针。
这里每一个指令都有3种宽度形式，如CMPSB(字节比较)、CMPSW(字比较)、CMPSD(双字比较)等。
CMPSB:比较源字符串和目标字符串的第一个字符。若相等则Z标志置1。若不等则Z标志置0。指令执行完后，ESI 和EDI都自动加1，指向源/目标串的下一个字符。如果用CMPSW,则比较一个字，ESI/EDI自动加2以指向下一个字。
如果用CMPSD,则比较一个双字，ESI/EDI自动加4以指向下一个双字。（在这一点上这些指令都一样，不再赘述）
SCAB/W/D 把AL/AX/EAX中的数值与目标串中的一个字符/字/双字比较。
LODSB/W/D 把源字符串中的一个字符/字/双字送入AL/AX/EAX
STOSB/W/D 把AL/AX/EAX中的直送入目标字符串中
MOVSB/W/D 把源字符串中的字符/字/双字复制到目标字符串
INSB/W/D  从指定的端口读入字符/字/双字到目标字符串中，端口号码由DX寄存器指定。
OUTSB/W/D 把源字符串中的字符/字/双字送到指定的端口，端口号码由DX寄存器指定。

串操作指令经常和重复前缀REP和循环指令LOOP结合使用以完成对整个字符串的操作。而REP前缀和LOOP指令都有硬件规定用ECX做循环计数器。举例：

LDS ESI,SRC_STR_PTR
LES EDI,DST_STR_PTR
MOV ECX,200
REP MOVSD 

上面的代码从SRC_STR拷贝200个双字到DST_STR. 细节是：REP前缀先检查ECX是否为0，若否则执行一次MOVSD,ECX自动减1，然后执行第二轮检查、执行......直到发现ECX=0便不再执行MOVSD,结束重复而执行下面的指令。

LDS ESI,SRC_STR_PTR
MOV ECX,100
LOOP1:
LODSW
....   (deal with value in AX)

LOOP LOOP1
.....

从SRC_STR处理100个字。同样，LOOP指令先判断ECX是否为零，来决定是否循环。每循环一轮ECX自动减1。

REP和LOOP 都可以加上条件，变成REPZ/REPNZ 和 LOOPZ/LOOPNZ. 这是除了ECX外，还用检查零标志Z. REPZ 和LOOPZ在Z为1时继续循环，否则退出循环，即使ECX不为0。REPNZ/LOOPNZ则相反。

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高级语言程序的汇编解析

在高级语言中，如C和PASCAL等等，我们不再直接对硬件资源进行操作，而是面向于问题的解决，这主要体现在数据抽象化和程序的结构化。例如我们用变量名来存取数据，而不再关心这个数据究竟在内存的什么地方。这样，对硬件资源的使用方式完全交给了编译器去处理。不过，一些基本的规则还是存在的，而且大多数编译器都遵循一些规范，这使得我们在阅读反汇编代码的时候日子好过一点。这里主要讲讲汇编代码中一些和高级语言对应的地方。

1. 普通变量。通常声明的变量是存放在内存中的。编译器把变量名和一个内存地址联系起来（这里要注意的是，所谓的“确定的地址”是对编译器而言在编译阶段算出的一个临时的地址。在连接成可执行文件并加载到内存中执行的时候要进行重定位等一系列调整，才生成一个实时的内存地址，不过这并不影响程序的逻辑，所以先不必太在意这些细节，只要知道所有的函数名字和变量名字都对应一个内存的地址就行了），所以变量名在汇编代码中就表现为一个有效地址，就是放在方括号中的操作数。例如，在C文件中声明：

int my_age;

这个整型的变量就存在一个特定的内存位置。语句 my_age= 32; 在反汇编代码中可能表现为：

mov word ptr [007E85DA], 20

所以在方括号中的有效地址对应的是变量名。又如：

char my_name[11] = "lianzi2000";

这样的说明也确定了一个地址，对应于my_name. 假设地址是007E85DC,则内存中[007E85DC]="l",[007E85DD]="i", etc. 对my_name的访问也就是对这地址处的数据访问。

指针变量其本身也同样对应一个地址,因为它本身也是一个变量。如：

char *your_name;

这时也确定变量"your_name"对应一个内存地址，假设为007E85F0. 语句your_name=my_name;很可能表现为：

mov [007E85F0], 007E85DC   ;your_name的内容是my_name的地址。

2. 寄存器变量

在C和C++中允许说明寄存器变量。register int i; 指明i是寄存器存放的整型变量。通常，编译器都把寄存器变量放在esi和edi中。寄存器是在cpu内部的结构，对它的访问要比内存快得多，所以把频繁使用的变量放在寄存器中可以提高程序执行速度。

3. 数组

不管是多少维的数组，在内存中总是把所有的元素都连续存放，所以在内存中总是一维的。例如，int i_array[2][3]; 在内存确定了一个地址，从该地址开始的12个字节用来存贮该数组的元素。所以变量名i_array对应着该数组的起始地址，也即是指向数组的第一个元素。存放的顺序一般是i_array[0][0],[0][1],[0][2],[1][0],[1][1],[1][2] 即最右边的下标变化最快。当需要访问某个元素时，程序就会从多维索引值换算成一维索引，如访问i_array[1][1],换算成内存中的一维索引值就是1*3+1=4.这种换算可能在编译的时候就可以确定，也可能要到运行时才可以确定。无论如何，如果我们把i_array对应的地址装入一个通用寄存器作为基址，则对数组元素的访问就是一个计算有效地址的问题：

; i_array[1][1]=0x16 

lea ebx,xxxxxxxx   ;i_array 对应的地址装入ebx
mov edx,04         ;访问i_array[1][1]，编译时就已经确定
mov word ptr [ebx+edx*2], 16 ;  

当然，取决于不同的编译器和程序上下文，具体实现可能不同，但这种基本的形式是确定的。从这里也可以看到比例因子的作用（还记得比例因子的取值为1，2，4或8吗？），因为在目前的系统中简单变量总是占据1,2,4或者8个字节的长度，所以比例因子的存在为在内存中的查表操作提供了极大方便。

4. 结构和对象

结构和对象的成员在内存中也都连续存放，但有时为了在字边界或双字边界对齐，可能有些微调整，所以要确定对象的大小应该用sizeof操作符而不应该把成员的大小相加来计算。当我们声明一个结构变量或初始化一个对象时，这个结构变量和对象的名字也对应一个内存地址。举例说明：

struct tag_info_struct 
{
   int   age;
   int     sex;
   float height;
   float weight;
} marry;

变量marry就对应一个内存地址。在这个地址开始，有足够多的字节(sizeof(marry))容纳所有的成员。每一个成员则对应一个相对于这个地址的偏移量。这里假设此结构中所有的成员都连续存放，则age的相对地址为0，sex为2, height 为4,weight为8。

; marry.sex=0;

lea ebx,xxxxxxxx ;marry 对应的内存地址
mov word ptr [ebx+2], 0
......

对象的情况基本相同。注意成员函数具体的实现在代码段中，在对象中存放的是一个指向该函数的指针。

5. 函数调用

一个函数在被定义时，也确定一个内存地址对应于函数名字。如：

long comb(int m, int n)
{
   long temp;
   .....
   
   return temp;
}

这样，函数comb就对应一个内存地址。对它的调用表现为：

CALL xxxxxxxx   ;comb对应的地址。这个函数需要两个整型参数，就通过堆栈来传递：

；lresult=comb(2,3);

push 3
push 2
call xxxxxxxx
mov dword ptr [yyyyyyyy], eax  ;yyyyyyyy是长整型变量lresult的地址

这里请注意两点。第一，在C语言中，参数的压栈顺序是和参数顺序相反的，即后面的参数先压栈，所以先执行push 3. 第二，在我们讨论的32位系统中，如果不指明参数类型，缺省的情况就是压入32位双字。因此，两个push指令总共压入了两个双字，即8个字节的数据。然后执行call指令。call 指令又把返回地址，即下一条指令(mov dword ptr....)的32位地址压入，然后跳转到xxxxxxxx去执行。

在comb子程序入口处(xxxxxxxx)，堆栈的状态是这样的：

03000000     （请回忆small endian 格式）
02000000
yyyyyyyy     <--ESP 指向返回地址

前面讲过，子程序的标准起始代码是这样的：

push ebp    ;保存原先的ebp
mov ebp, esp;建立框架指针
sub esp, XXX;给临时变量预留空间
.....

执行push ebp之后，堆栈如下：

03000000
02000000
yyyyyyyy
old ebp    <---- esp 指向原来的ebp

执行mov ebp,esp之后，ebp 和esp 都指向原来的ebp. 然后sub esp, xxx 给临时变量留空间。这里，只有一个临时变量temp,是一个长整数，需要4个字节，所以xxx=4。这样就建立了这个子程序的框架：

03000000
02000000
yyyyyyyy
old ebp      <---- 当前ebp指向这里
temp

所以子程序可以用[ebp+8]取得第一参数(m),用[ebp+C]来取得第二参数(n)，以此类推。临时变量则都在ebp下面，如这里的temp就对应于[ebp-4].

子程序执行到最后，要返回temp的值：

mov eax,[ebp-04]
然后执行相反的操作以撤销框架：

mov esp,ebp   ;这时esp 和ebp都指向old ebp,临时变量已经被撤销
pop ebp       ;撤销框架指针，恢复原ebp. 

这是esp指向返回地址。紧接的retn指令返回主程序：

retn 4

该指令从堆栈弹出返回地址装入EIP,从而返回到主程序去执行call后面的指令。同时调整esp(esp=esp+4*2),从而撤销参数，使堆栈恢复到调用子程序以前的状态，这就是堆栈的平衡。调用子程序前后总是应该维持堆栈的平衡。从这里也可以看到，临时变量temp已经随着子程序的返回而消失，所以试图返回一个指向临时变量的指针是非法的。

为了更好地支持高级语言，INTEL还提供了指令Enter 和Leave 来自动完成框架的建立和撤销。Enter 接受两个操作数，第一个指明给临时变量预留的字节数，第二个是子程序嵌套调用层数，一般都为0。enter xxx,0 相当于:

push ebp
mov ebp,esp
sub esp,xxx

leave 则相当于：

mov esp,ebp
pop ebp

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好啦，我的学习心得讲完了，谢谢各位的抬举。教程是不敢当的，因为我也是个大菜鸟。如果这些东东能使你们的学习轻松一些，进步快一些，本菜鸟就很开心了。

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