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Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://dizzzzy.gitbook.io/notebook/course/assembly-language-notebook.md). # Assembly Language Notebook assemble language 汇编语言程序设计 ## 第一章 引言 gcc -S mian.c 编译可执行文件 使用UltraEdit 静态修改exe文件 查找world字符串修改为**相同字符数量**的新字符串运行 反汇编窗口 调试后开启 xdbg 动态调试源代码 数字信号 01 BCD码 ASCII码 机器语言：机器指令的集合，机器指令就是二进制编码 汇编指令是机器指令的符号化 ```assembly MOV AX 27 #指令操作码 目的操作数 源操作数 ``` **汇编**：把汇编语言翻译成机器语言 **汇编程序**：用汇编语言编写的程序机器不能直接识别，起翻译作用 **反汇编**：把机器语言转成汇编语言的过程 使用python语言计算不同进制的运算 ```python print(bin(122)) #bin() 转成二进制 #输出：0b1111010 print(bin(122+138)) print(int('A',16)) #把字符A转为16进制，int的第二个参数对应进制 ``` ## 第二章 寄存器 x86 寄存器 E，32位 x64 寄存器 R，64位 **数据寄存器 AX BX CX DX** (8086/8088CPU 16位寄存器) * AX 累加器（Add） * BX 基址寄存器 * CX 计数寄存器 （count） * DX 数据寄存器（data），也用于双精度运算，DX存放高字，AX存放低字 向下兼容性：16位AX可以拆分成AL（低8位） AH（高8位）两个8位寄存器使用 **地址寄存器 SI DI BP SP** * SP 堆栈指针 堆栈区栈顶 * BP 基址指针寄存器 堆栈区基地址 * SI 源变址寄存器 存放源缓冲区偏移地址 * DI 目的变址寄存器 存放目的缓冲区的偏移地址 段寄存器 CS DS ES SS **控制寄存器 IP FR** * IP 指令指针寄存器 当前正在执行指令的下一条指令的所在单元的偏移地址 * FR 标志寄存器，又称程序状态字 包含9个状态标志 * CF 进位标志 加减运算时 进位或者借位时CF = 1 * PF 奇偶标志 低8位偶数个1时 PF= 1 * **ZF 零标志 运算结果为0 时 ZF = 1** * OF 溢出标志 补码解释的运算溢出时(12位) OF= 1 ```c++ #include #include int main() { int a = 122; //0111 1010(bin) //mov dword ptr [a],7Ah int b = 138;//1000 1010(bin) //mov dword ptr [b],8Ah int c = a + b; mov eax,dword ptr [a] //EAX0-->7A add eax,dword ptr [b] //EAX 7A-->104 (0001 0000 0100) mov dword ptr [c],eax //EFL 00000246 --> 00000212(CF = 0 ,PF = 0，ZF = 0，OF = 0) system("pause"); return 0; } ``` 通用寄存器 * 数据寄存器，例如保存返回地址的寄存器eax，ecx存储指令循环次数 * 指针寄存器，BP为基址针寄存器，SP为堆栈指针寄存器 * 变址寄存器，如ESI用作隐含的源串地址，EDI ## 第三章 基本指令系统（8086/8088） ARM（EM64T，精简指令集）/Intel（x86，复杂指令集）指令集 汇编语言的三种指令 * **汇编指令**（操作码+操作数） * 伪指令 * 宏指令 操作数字段由 寄存器、内存单元地址、端口地址、立即数（直接把数字写到内存中）等构成 （1）双操作数指令：操作数1（目的操作数）、操作数2（源操作数），用逗号隔开； ```assembly MOV AX, 5 ; ADD AX, BX ; ``` （2）单操作数指令：1个操作数 ```assembly INC AX ; #AX中的数值加一，AX既是源操作数又是目的操作数 PUSH AX ; #将AX的数值分为两个字节压入栈，AX是源操作数 MUL 0x50; #eax值乘0x50，结果存放在EDX：EAX寄存器中 DIV 0x75；#将EDX：EAX值除以0x75，结果存在EAX，余数存在EDX ``` （3）无操作数指令（零地址指令） ```assembly NOP ; #空操作指令，CPU空转三个节拍 CLC ; #进位标志CF清零 HLT ; #停机指令，CPU不再执行任何除了中断之外的指令 ``` 指令属性——指令长度，指令执行时间 （1）指令长度：对应机器指令的长度（字节） （2）执行一条指令需要的节拍数 寻址方式：指令获取操作数的方式 * 操作数在寄存器中或者作为立即数写在指令中，无需访问内存 * 操作数在内存中，CPU需要访问内存，需要操作数的内存地址 1. 寄存器寻址（寻址较快） 2. 立即数寻址，只能针对**源操作数**，因为立即数是数据本身**不能存储单元地址** 3. 存储器寻址 （1）直接寻址方式：指令使用位移量（Disparity）作为内存单元的偏移量（EA） （2）寄存器间接寻址：内存操作数的偏移量由地址指针寄存器（SI、DI、SP、BP）之一获得 （3）基址寻址 变址寻址 （4）基址变址寻址 ```assembly MOV BX, [1000H] ; #直接寻址方式， #把从程序内存映射起偏移1000H个字单元（2字节，BX的长度）内容传送到BX中 MOV BX, VAR ; #直接寻址方式 #VAR是程序中的一个变量，对应内存中的字节单元或者字单元， MOV CH, [SI] ; #寄存器间接寻址 MOV [BP], CX ; #寄存器间接寻址 MOV AX, [SI+10H] ; #基址寻址 MOV [BX + SI + 20H], CX ; #基址变址寻址 ``` #### Lab ```c int sum(int a, int b){ //return a+b; __asm { mov eax, a ; add eax, b ; //函数的返回值保留在eax中 } } int main(){ int a = 122; int b = 138; int c = sum(a,b); printf("c = %d\n",c); system("pause"); return 0; } ``` 将堆栈操作加入汇编 ```c int __declspec(naked) sum(int a,int b){ //宏__declspec(naked)，编译器不负责管理堆栈 //调用者保护机制 __asm{ //调用者保存机制 push ebp mov ebp, esp //计算 mov eax, a add eax, b //恢复堆栈，返回 mov esp, ebp pop ebp ret } } ``` /86指令系统按照功能分成六类 ### 传送类指令 把数据从一个存储位置搬到另一个存储位置 通用数据传送 MOV PUSH POP **MOV**数据传送类指令 ```assembly MOV DEST,SRC #实例 MOV byte ptr [si],4 #字节传送 MOV cx,0ffh #字传送 ``` 操作数可以是字节、字，**但两个操作数必须一致** 两个操作数中，只允许有**一个为存储器寻址**，不能两个操作数都是存储单元 指令指针IP不能作为MOV指令的操作数 **XCHG**交换指令 ```assembly XCHG DEST,SRC XCHG ax,bx ``` 交换指令中也最多只能有一个内存操作数 **PUSH\&POP**堆栈操作指令 在8086/8088操作系统中，SP指向栈顶，堆栈中存放字数据，每次入栈时SP自动减2（栈从高地址向低地址生长） （1）入栈PUSH，把源操作数压入堆栈，操作数必须是16位的 ```assembly PUSH SRC POP DEST ``` （2）出栈POP，将栈顶数据取出存放在目的位置，SP自动加2（栈中数据并没有被清除） **地址传送指令** LEA装入**有效地址**指令 ```assembly LEA DEST,SRC ``` LEA中的**源操作数必须是内存操作数**，**目的操作数只能是16位通用寄存器** ### 算术类指令 加法指令**ADD** 两个操作数中，只允许有**一个为存储器寻址**，不能两个操作数都是存储单元 加一指令**INC** 减一指令**DEC** 减法指令**SUB** 两个操作数中，只允许有**一个为存储器寻址**，不能两个操作数都是存储单元 求相反数NEG 0减去操作数，相当于求补操作 比较指令**CMP** ```assembly CMP DEST，SRC ``` 使用减法操作影响标志位，不保留结果，如果DEST = SRC则 跳转，不执行 #### Lab ```c #include int main() { //int* a = (int*)malloc(8 * sizeof(int)); int* a = NULL; __asm { push 0x20;//8 * sizeof(int) = 32 call malloc add esp,4 //保持堆栈平衡 mov [a],eax //eax存放malloc运行的返回值 } printf("%x\n", a); printf("a[1] = %d\n", a[1]); //a[1] = 1; __asm { mov edi,[a] mov dword ptr [edi+4],1 //edi+4为a[1]的位置，一个int是4字节 } printf("a[1] = %d\n", a[1]); int b = 0; printf("b = %d\n", b); //b = a[1]; __asm { mov eax,dword ptr[edi+4] mov [b],eax } printf("b = %d\n", b); return 0; } ``` ### 位操作指令 **逻辑运算指令** DEST存放结果，SRC值不变，不能两个操作数都是内存地址 ```assembly AND DEST，SRC ; 按位与 OR DEST，SRC ; 按位或 XOR DEST，SRC ; 按位异或 NOT DEST ;按位取反 ``` 与操作实现**取位操作** 或操作实现**置位操作** **TEST指令**：测试指令，和与操作一样，但不保留运算结果，只影响符号位（ZF标志） **移位、循环移位指令** ```assembly SHL AL, 1 ; 逻辑左移，和算术左移完全一样 SAL AL, 1 ; 算术左移1位,相当于乘2 SHR AL, 1 ; 逻辑右移，移位后补0 SAR AL, 1 ; 算术右移1位，相当于除以2，高位补充为符号位 ROL AL, 1 ; 循环左移 ROR AL, 1 ; 循环右移 ``` ```c int main(){ int a = 0b10100011； int b = 0b00101010; __asm{ mov al,byte ptr [a] mov ah,byte ptr [b] and al,ah //and操作以后AL改变，AH不变 } return 0; } ``` 如果一个函数里面都是逻辑运算（xor、or、and、shl、ror、shr、rol）这样的指令很可能遇到一个加密或者压缩函数 ### ### 处理器控制指令 设置标志位的指令，控制CPU运转的指令 ## 函数调用过程 首先push所有的参数入栈，再执行call语句 函数调用指令call ：push下一条指令的地址入栈（保留返回地址），jmp到调用函数地址 进入函数后，首先push EBP；mov EBP ESP（调用者保存机制，保存现场） ## 第四章 循环和条件控制语句 ### 顺序结构 （1）双分支语句：IF-ELSE （2）多分支语句：CASE ### 无条件转移指令 ```assembly JMP 目标地址 ``` 无条件修改（E）IP中的内容 目标地址可以是寄存器或内存地址 ### 条件转移指令 ​ **单条件转移指令**（单标志位转移）：通过一个标志位决定是否跳转 （无符号数）**双条件转移指令** JA(>) JAE(>=) JB JBE （带符号数）**三条件转移指令** JG(>) JGE(>=) JL JLE ### 循环指令 LOOP指令 ```assembly LOOP 目标地址 ``` CX <-- CX - 1（不影响标志位），如果CX不等于0，则继续循环 LOOPZ LOOPNZ，考虑了标志位ZF #### Lab ```c #include #include char getGrade(int grade) { if (grade < 60) return 'F'; else if (grade == 60) return 'E'; else return 'D'; } char __declspec(naked) my_getGrade(int grade) { __asm { //调用者保存机制 push ebp mov ebp, esp //函数体 mov ebx, dword ptr[grade] cmp ebx,60 jge elseif mov eax,'F' jmp funend elseif: cmp ebx, 60 jnz elsee mov eax,'E' jmp funend elsee: mov eax,'D' jmp funend //恢复堆栈，返回 funend: mov esp, ebp pop ebp ret } } int main() { printf("80:%c\n",my_getGrade(80)); printf("60:%c\n", my_getGrade(60)); printf("40:%c\n", my_getGrade(40)); return 0; } ``` 二进制可执行文件 windows平台下：PE文件（.exe 、.dll、.com等等） 文件的头两个字节是**MZ**（**4D 5A**） ![](F:%5Casm%5C2.png) Linux平台下：ELF文件 ### 基本数据类型的内存表现 int long 4字节 short 2字节 #### 大端&小端存储 0x12345678 大端： 78 56 34 12 小端：12 34 56 78（x86采用的存储方式）**高地址存低位** #### 浮点数 单精度 float 符号位（1位）指数位（8位）尾数位（23位）——32位 指数位= 指数+127的偏移 e.g. 12.25f 内存中是：0x41440000 双精度 double #### 指针 ### 函数的三种调用方式 #### 1. cdecl（默认） 32位使用 栈 传递函数的参数，从右往左存放参数入栈。调用返回以后，需要进行栈平衡(调用者进行平衡栈) ```assembly add esp 4 #每压入一个参数需要add 4一次 ``` #### 2. stdcall 函数内部自己进行栈平衡 #### 3. fastcall 寄存器进行传参，64位程序默认为寄存器传参（前6个参数，第6个以后的参数也使用栈传参） ```c #include #include int __stdcall std_Add(int a, int b) { return a + b; } int __cdecl cde_Add(int a, int b) { return a + b; } int __fastcall fast_Add(int a, int b) { return a + b; } ``` ### for循环的汇编实现 ```c int __declspec(naked) sumByAsm(int *input,int lengths) { /*int sum = 0; for (int i = 0; i < a; i++) { sum += 2; } return sum;*/ __asm { push ebp mov ebp, esp mov eax , 0 mov ecx , 0 mov esi , [input] myLOOP: cmp ecx ,[lengths] jge fun_end add eax ,[esi] add esi , 4 inc ecx jmp myLOOP fun_end: mov esp, ebp pop ebp ret } } int __declspec(naked) sum2ByAsm(int* input, int lengths) { __asm { push ebp mov ebp, esp mov eax, 0 mov ecx, lengths mov esi, input add_input: add eax,[esi] add esi,4 loop add_input //LOOP指令进行循环，cx <- cx-1, cx小于0时 会跳出循环 fun_end : mov esp, ebp pop ebp ret } } int main() { int a[4] = { 1,2,3,4 }; printf("sumByAsm: result = %d\n", sumByAsm(a,4)); printf("sum2ByAsm: result = %d\n", sum2ByAsm(a, 4)); return 0; } ```