汇编与寄存器

Kindness is the language which the deaf can hear and the blind can see. — Mark Twain

• 汇编与寄存器
  • 寄存器
    • 在16位系统中（8086CPU）
      • 数据寄存器
      • 变址寄存器
      • 指针寄存器
      • 段寄存器
      • 指针指令寄存器
    • 在32位系统中（i386）
    • 在64位系统中（amd64）
  • 汇编
    • 系统如何执行汇编代码
    • 将对应指针寄存器指向对应段
      • 代码
      • 栈
      • 数据
    • PUSH指令和POP指令

寄存器

在16位系统中（8086CPU）

数据寄存器

用于暂存数据的寄存器有AX、BX、CX、DX，这些寄存器可以起到暂存16位的数据的作用。每一个又可以分成高八位和低八位，如AX寄存器，高八位为AH，低八位为AL，将超出八位的数据存入AH或AL不会自动将数据填入AX的剩下空间，而是会溢出，产生数据丢失

• 寄存器AX和AL通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的加减乘除耗时更少
• 寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)，可作为存储器指针来使用
• 寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数（循环的次数保存在CX中，每循环一次CX就减一，直至0循环停止）
• 寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址

变址寄存器

SI和DI称为变址寄存器，用于存放存储单元在段内的偏移量，SI储存源地址（source index），DI储存目的地址（destination index）

指针寄存器

BP、SP称为指针寄存器，SP是堆栈指针（stack pointer），存放栈顶地址；BP是基址指针（base pointer），存放堆栈基址偏移，相当于为最开始的SP做备份（见上节RBP和RSP的讲解）

段寄存器

CS、DS、SS、ES被称为段寄存器，用于储存段地址，需要和偏移量一起使用才能查找到内存中的数据。

• CS为代码段（code segment），和IP寄存器一起使用，用于确定下一条指令的地址
• DS为数据段（stack segment），用于存储数据所在的段地址，和诸如[0]一类的表达一起使用，如果没有特别说明，[0]==DS:[0]
• SS为堆栈段（stack segment），和SP寄存器一起使用，用于确定堆栈的位置，长期指向栈顶
• ES为扩展段(extend segment)，为扩展的段寄存器

指针指令寄存器

IP被称作指针指令寄存器，储存相对于段寄存器CS的偏移量，在内存中找到CS:IP处的指令并执行

在32位系统中（i386）

在AX、BX、CX、DX等前面加E，变成了EAX、EBX、ECX、EDX等，而原本的AX、BX、CX、DX等成为了其低16位，而存取它的高十六位可以通过移位操作进行（向左移16位），或者通过bswap EAX进行（交换EAX的高、低位）

在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，但在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性

在64位系统中（amd64）

将32位中的E前缀改为了R前缀，而原本32位中的名称用来代指64位中寄存器的低位，同时64位系统增加了8个通用寄存器，命名为R8~R15，在其后加上d，w，b指定长度（d最长，b最短）

因此64位系统中的寄存器比32位要多8个

✨ 32位系统中，函数的传递参数保存在栈帧中，而64位系统保存在寄存器中，分别用RDI,RSI,RDX,RCX,R8,R9作为第1-6个参数，用RAX保存返回值

汇编

系统如何执行汇编代码

当我们执行一个exe文件时，系统会将这个exe文件载入内存，并且将（R\E）CS:（R\E）IP指向这块内存的最低地址，每执行一句IP就自动增加（长度不固定），而所要执行的这一段代码在汇编内称为代码段。

同时，exe文件还会有它的栈段和数据段，这两段地址在内存中用汇编指令dw(define word)声明，dw 0就是声明一个为0的字（两个字节），dw 0,0就是声明两个字

data segment
    dw 0123h, 0456h, 0789h, 0abch, 0defh, 0fedh, 0cbah, 0987h
data ends

stack segment
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
stack ends

将对应指针寄存器指向对应段

我们的栈、数据、代码在哪里完全取决于对应的段寄存器和指针寄存器、指针指令寄存器指向哪里

因此，我们需要改变对应寄存器的值

代码

我们需要设置CS:IP，使其指向代码被载入的内存处

在汇编中，只需要在需要执行的代码前加上start:，最后end start即可

code segment
start:
    mov ax, stack
    mov ss, ax
    mov sp, 100h  ;初始化栈指针

    mov ax, data
    mov ds,ax   ;初始化内存指针
code ends
end start

栈

需要将SS指向栈段，并设置SP指向栈底（一开始栈为空）

mov ax, stack
mov ss, ax
mov sp, 100h  ;初始化栈指针

数据

将DS指向数据段，就可以用[0]式的表达式存取数据了

mov ax, data
mov ds,ax   ;初始化内存指针

PUSH指令和POP指令

PUSH指令和POP指令均不会变更原来的数据，而是变更目的地的数据。

• push ds:[0]就是把数据段中ds:[0]处的数据推入栈中，相当于mov ss:sp ds:[0]
• pop ds:[0]就是把栈顶的数据弹入ds:[0]中，相当于mov ds:[0] ss:sp

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