汇编程序格式¶

约 3089 个字 83 行代码预计阅读时间 12 分钟

处理器指令格式¶

程序由程序设计语言编写，由指令构成，指令由 操作码 和 操作数（地址码） 构成，操作码（Opcode） 表明处理器执行的操作， 操作数（Oprand） 是参与操作的数据对象

最基本的数据传送指令--MOV(move)

传送指令的助记符：MOV

类似于高级语言的赋值语句，将数据从一个位置传送到另一个位置

例如

mov dest,src  ;操作码为mov，操作数为dest src

src为源操作数，是被传送的数据或者数据所在的位置

dest为目的操作数，是数据将要传送到的位置

IA-32 处理器采用可变长度指令格式

操作码
- 可选的指令前缀（用于扩展指令功能，一般0至4字节
- 1至3字节的主要操作码
操作数
- 可选的寻址方式域
- 可选的位移量
- 可选的立即数

Example

alt text

汇编语言语句格式¶

源程序由语句组成，通常一个语句占一行，一个语句不超过132个字符，4个部分

语句的种类

执行性语句 ：表达处理器指令，实现功能，格式为

标号: 硬指令助记符操作数,操作数 ;注释

说明性语句 : 表达伪指令，控制汇编方式格式为

名字伪指令助记符参数,参数,... ;注释

在汇编语言中，标号（Label）和名字（Name）都是用于标识特定内存位置、代码段或数据的符号。

1. 标号（Label）¶

标号通常用于标记代码中的特定位置，通常是处理器指令的逻辑地址。指示分支，循环等程序的目的地址。标号在汇编程序中有两个主要用途：

跳转目标 ：标号常用于控制程序的流，例如条件跳转（JMP、JE、JNE等）或循环结构中，标号表示目标地址，指明程序应跳转到的特定位置。
函数或过程的入口 ：标号也常用于标记一个函数或过程的起始地址，以便程序能够正确调用。

Example

语法：

label_name:
    ; 一些指令

例如：

start:              ; 这是一个标号
    mov eax, 1
    jmp start       ; 跳转到标号 'start'

2. 名字（Name）¶

名字通常用于数据段中，表示变量、常量或其他数据元素的名称。名字便于程序员在编写代码时识别和引用这些数据。

数据定义 ：名字用于在数据段中定义和标识数据项。
指针或偏移量 ：名字可用来表示特定数据项在内存中的位置或偏移量，以便在程序中引用。

Example

语法：

name db 0x10       ; 定义一个字节大小的变量 'name' 并初始化为 0x10

例如：

msg db 'Hello, World!', 0    ; 'msg' 是一个名字，表示一个字符串的起始地址

标号用于标识代码位置（如跳转目标）。
名字用于标识数据（如变量、常量）。

标识符¶

标号和名字都属于标识符，标识符由程序员自己定义，跟高级语言中的变量定义类似，不能以数字开头，一个源程序中，用户定义的每个标识符必须唯一，也不能是保留字（reserve word）

保留字

保留字（Reserved Word）是汇编语言（以及大多数编程语言）中具有特殊意义的单词。这些单词被编译器或汇编器预先定义和保留，不能用作用户自定义的标识符（如变量名、标号或函数名），因为它们已经用于特定的语法结构或操作

在汇编语言中，常见的保留字有以下几种类型：

指令操作码：用于表示具体的处理器指令，如：

MOV、ADD、SUB、MUL、DIV、JMP、CMP、CALL、RET 等。

伪指令（汇编指令）：用于指示汇编器在汇编过程中执行的操作，不直接生成机器指令，如：

DB（Define Byte）、DW（Define Word）、DD（Define Double Word）、ORG（Origin）、END（End of Program）、EQU（Equate）等。

寄存器名：用于表示处理器内部的寄存器，如：

EAX、EBX、ECX、EDX（通用寄存器）、CS、DS、SS、ES（段寄存器）等。

数据类型：用于表示数据的类型或大小，如：

BYTE、WORD、DWORD、QWORD、TBYTE 等。

条件码和控制结构：用于程序流程控制，如：

IF、ELSE、ENDIF、LOOP、WHILE、BREAK 等。

助记符¶

助记符是帮助记忆指令功能的符号，主要分硬指令助记符和软指令助记符

在汇编语言中，硬指令助记符（也称为 机器指令助记符 ）和 软指令助记符 （也称为 伪指令助记符 ）是两种不同类型的指令，它们用于不同的目的。

硬指令助记符（机器指令助记符）¶

硬指令助记符 （Machine Instruction Mnemonics）是直接对应于处理器支持的机器语言指令的汇编语言符号。每一个硬指令助记符表示一条由处理器硬件直接执行的具体操作。硬指令助记符是汇编语言的核心部分，它们被翻译成机器码，直接由计算机的 CPU 执行。

特点

直接映射到机器代码：硬指令助记符是汇编程序中最接近硬件的部分，直接对应于 CPU 指令集。
被处理器直接执行：这些指令是硬件支持的，可以被 CPU 直接执行。
执行特定的操作：如数据传送、算术操作、逻辑操作、跳转、函数调用等。

常见的硬指令助记符

数据传送指令：MOV、PUSH、POP 等。
算术指令：ADD、SUB、MUL、DIV 等。
逻辑指令：AND、OR、XOR、NOT 等。
控制流指令：JMP、JE、JNE、CALL、RET 等。

Example

MOV AX, BX    ; 数据传送指令，将 BX 的值传送到 AX
ADD AX, 5     ; 算术指令，将 5 加到 AX 中
JMP start     ; 控制流指令，跳转到标号 start

软指令助记符（伪指令助记符）¶

软指令助记符 （Pseudo-Instruction Mnemonics）或 伪指令（Pseudo-Instructions）并不是处理器的真实指令。它们是汇编器理解和执行的特殊指令，用来辅助程序开发和编译过程，如定义数据、分配存储、设置程序位置等。这些指令在汇编过程中执行，不会被翻译成机器代码。

特点

不对应机器代码 ：软指令助记符是汇编器在汇编时使用的指令，不会被转换为直接的机器指令。
用于编译控制 ：这些指令帮助控制汇编过程，比如定义常量、变量、内存布局等。
用于结构化编程 ：定义宏、设置条件编译等。

常见的软指令助记符

数据定义指令：DB（Define Byte）、DW（Define Word）、DD（Define Double Word）等。
编译控制指令：ORG（Origin，设置代码的起始地址）、END（结束程序）等。
宏定义和使用指令：MACRO、ENDM 等。
条件编译指令：IF、ELSE、ENDIF 等。

Example

DATA_SEG SEGMENT          ; 定义一个数据段
num1 DB 10                ; 软指令，定义一个字节变量 'num1' 并初始化为 10
DATA_SEG ENDS             ; 结束数据段

ORG 100h                  ; 软指令，设置代码的起始地址为 100h

操作数和参数

操作数 ：表示参与操作的对象，跟在处理器指令后面

参数：伪指令的参数，可以有多个，参数之间用逗号分隔

汇编程序基本框架¶

需要注意的地方

不同汇编语言，不同汇编器，其结构和语法有所不同，我学习的是基于 MASM 的 IA-32 汇编语言

在使用 MASM（Microsoft Macro Assembler）编写 IA-32 汇编语言程序时，我们通常会遵循一个标准的程序框架。MASM 是微软提供的汇编器，主要用于 Windows 平台，因此其语法和结构会更贴近 Windows 的程序编写风格。MASM 提供了许多宏和指令来简化编写汇编程序的过程。

基于 MASM 的 IA-32 汇编语言程序框架¶

一个典型的 MASM 程序框架通常包括以下部分：

数据段（.data）：定义程序中的已初始化数据（如常量、字符串、变量等）。
代码段（.code）：包含程序的指令（实际操作代码）。
栈段（.stack）：定义程序运行时使用的堆栈空间（通常为可选项）。
入口点（main 或 start）：程序的入口点，通常通过 main 或 start 标签来定义。
结束指令（END）：指示程序的结束点。

示例：基于 MASM 的 IA-32 汇编程序框架

; eg0101.asm - 程序名称
include io32.inc       ; 包含头文件 io32.inc

.data                  ; 数据段
msg byte 'Hello, Assembly!', 13, 10, 0  ; 定义一个字符串变量 msg，以回车（13）、换行（10）和结束符（0）结尾

.code                  ; 代码段
start:                 ; 程序执行起始位置

    mov eax, offset msg  ; 将 msg 的地址载入 eax 寄存器
    call dispmsg         ; 调用 dispmsg 函数，显示消息

    exit 0               ; 正常退出程序
end start               ; 程序结束，指定入口点为 start

程序解释

include io32.inc: 包含一个名为 io32.inc 的头文件，该文件包含常用的宏、函数声明或输入输出例程。例如，这里使用的 dispmsg 函数在 io32.inc 中定义的，用来在屏幕上显示字符串。
.data 段: 数据段，用于定义数据（如变量、常量、字符串等）。在这里，定义了一个字符串 msg，内容为 "Hello, Assembly!"，后面跟着回车（13）、换行（10）和字符串结束符（0）。
.code 段: 代码段，包含程序的指令部分。程序从 start 标签开始执行。
- mov eax, offset msg: 将字符串 msg 的地址载入 EAX 寄存器。
- call dispmsg: 调用 dispmsg 函数，将 msg 的内容显示在屏幕上。
- exit 0: 正常退出程序，返回码为 0。
end start: 告诉汇编器程序的结束，并指定程序从 start 标签开始

io32.inc

.nolist
;filename: io32.inc
;A include file used with io32.lib for Windows Console

  .686
  .model flat,stdcall

  option casemap:none
  includelib bin\kernel32.lib

ExitProcess proto,:DWORD
exit  MACRO dwexitcode
  invoke ExitProcess,dwexitcode
  ENDM

;declare procedures for inputting and outputting charactor or string
  extern readc:near,readmsg:near
  extern dispc:near,dispmsg:near,dispcrlf:near
;declare procedures for inputting and outputting binary number
  extern readbb:near,readbw:near,readbd:near
  extern dispbb:near,dispbw:near,dispbd:near
;declare procedures for inputting and outputting hexadecimal number
  extern readhb:near,readhw:near,readhd:near
  extern disphb:near,disphw:near,disphd:near
;declare procedures for inputting and outputting unsigned integer number
  extern readuib:near,readuiw:near,readuid:near
  extern dispuib:near,dispuiw:near,dispuid:near
;declare procedures for inputting and outputting signed integer number
  extern readsib:near,readsiw:near,readsid:near
  extern dispsib:near,dispsiw:near,dispsid:near
;declare procedures for outputting registers
  extern disprb:near,disprw:near,disprd:near,disprf:near
;declare I/O libraries
  includelib io32.lib

.list

这个文件是一个包含文件，定义了各种输入/输出（I/O）函数和宏，并且声明了这些函数的原型和它们所在的库。具体内容如下：

汇编选项设置：
- .686: 指定使用 686 指令集（Pentium Pro 及以上）。
- .model flat,stdcall: 使用平坦内存模型和 stdcall 调用约定。
- option casemap:none: 禁用大小写映射，使得标识符是大小写敏感的。
库引用：
- includelib bin\kernel32.lib: 引入 Windows API 的 kernel32.lib 库，该库包含常见的系统调用（如 ExitProcess）。
宏定义：
- exit MACRO dwexitcode: 定义了一个名为 exit 的宏，用于调用 ExitProcess 函数退出程序。
```
invoke ExitProcess,dwexitcode
```
- 该宏可以简化退出程序的代码，使得在程序中调用 exit 宏时，可以直接传递一个退出代码。
外部函数声明：
- extern 声明：这些声明告诉汇编器，这些函数在其他地方定义（例如 io32.lib 库中），并且它们是 near 类型（即在相同的段中）。这些函数包括：
- 字符或字符串的输入/输出：
  - readc、readmsg：用于读取字符或字符串。
  - dispc、dispmsg、dispcrlf：用于显示字符、字符串和换行符。
- 二进制数的输入/输出：
  - readbb、readbw、readbd：用于读取字节、字和双字的二进制数。
  - dispbb、dispbw、dispbd：用于显示字节、字和双字的二进制数。
- 十六进制数的输入/输出：
  - readhb、readhw、readhd：用于读取字节、字和双字的十六进制数。
  - disphb、disphw、disphd：用于显示字节、字和双字的十六进制数。
- 无符号整数的输入/输出：
  - readuib、readuiw、readuid：用于读取字节、字和双字的无符号整数。
  - dispuib、dispuiw、dispuid：用于显示字节、字和双字的无符号整数。
- 有符号整数的输入/输出：
  - readsib、readsiw、readsid：用于读取字节、字和双字的有符号整数。
  - dispsib、dispsiw、dispsid：用于显示字节、字和双字的有符号整数。
- 寄存器的输出：
  - disprb、disprw、disprd、disprf：用于显示寄存器的值。
库文件包含：
- includelib io32.lib: 包含 io32.lib 库文件，这个库文件实际上实现了这些 extern 声明的输入/输出函数。

用于一键运行的make文件

 @echo off
  REM make32.bat, for assembling and linking 32-bit Console programs (.EXE)
  BIN\ML /c /coff /Fl /Zi %1.asm
  if errorlevel 1 goto terminate
  BIN\LINK32 /subsystem:console /debug %1.obj
  if errorlevel 1 goto terminate
  DIR %1.*
  :terminate
  @echo on

@echo off

关闭命令回显，使批处理文件的命令不显示在控制台窗口中（除了显式打开回显的部分）。

REM make32.bat, for assembling and linking 32-bit Console programs (.EXE)

REM 是批处理文件中的注释命令，说明文件的用途：用于汇编和链接32位控制台程序。

BIN\ML /c /coff /Fl /Zi %1.asm

调用 ML（Microsoft Macro Assembler）进行汇编：
- /c：只汇编，不链接。
- /coff：生成COFF（通用目标文件格式）。
- /Fl：生成源代码列表文件。
- /Zi：生成用于调试的完整符号信息。
- %1.asm：表示命令行传递的第一个参数，即汇编源文件的名称。

if errorlevel 1 goto terminate

- 检查上一条命令的返回码 (errorlevel) 是否大于或等于1（表示错误）。如果是，跳转到 :terminate 标签，结束批处理。

BIN\LINK32 /subsystem:console /debug %1.obj

调用 LINK32（Microsoft 32-bit Linker）进行链接：
- /subsystem:console：指定子系统为控制台应用程序。
- /debug：生成调试信息。
- %1.obj：表示由上一条汇编命令生成的目标文件。

if errorlevel 1 goto terminate

再次检查错误码。如果链接命令返回错误，跳转到 :terminate 结束。

DIR %1.*

列出指定文件（如生成的可执行文件和其他相关文件）的详细信息。

:terminate
@echo on

:terminate 是批处理文件的标签，表示一个跳转目标。
@echo on 打开命令回显。

这个批处理文件的作用是自动化汇编源代码并将其链接成32位的可执行程序，同时提供调试信息。批处理文件会在任一阶段（汇编或链接）发生错误时停止执行。