| 标题 | 我的汇编学习之路(2)：主要术语和概念 |
| 范文 | 对于不折不扣的汇编新手来说，第一部分中出现的很多概念可能不是很明白，于是我决定写更多有价值的文章。所以，让我们开始《我的汇编学习之路》的第二部分的学习。 术语和概念 当我写了第一篇之后，我从不同的读者那获得很多反馈，第一篇中有些部分不明白，这就是本文以及接下来几篇从一些术语的描述开始的原因。 寄存器（Register）：寄存器是处理器内小容量的存储结构，处理器的主要功能是数据处理，处理器可以从内存中获得数据，但这是一种低速的操作，这就是为什么处理器为什么要有自己数据存储结构，称为“寄存器”。 L小端（Little-endian）：我们可以假设内存是一个大的数组，它包含一个字节一个字节的数。每个地址存储了内存“数组”中的一个元素，每个元素一个字节。举例来说，我们有 4 字节数：AA 56 AB FF，在小端模式下最低位存放在低地址上： 0 FF 1 AB 2 56 3 AA 这里，0、1、2、3 是内存地址。 大端（Big-endian）：大端存储数据与小端相反。所有上面的字节序在大端模式下是： 0 AA 1 56 2 AB 3 FF 系统调用（Syscall）：系统调用是用户程序要求操作系统为其完成某些工作的一种方式。你可以在这里找到系统调用表。 栈（Stack）：处理器中寄存器的个数非常有限。所以栈是一块连续的内存空间，可以通过特殊寄存器如 RSP、SS、RIP 等来寻址。在接下来的文章我会专门深入介绍栈。 段（Section）： 每个汇编程序都是由段来组成的，有以下的段： data —— 用来声明初始化的数据或常量 bss —— 用来声明未初始化的变量 text —— 用来存放代码 通用寄存器（General-purpose register）： 有 16 个通用寄存器：rax、rbx、rcx、rdx、rbp、rsp、rsi、rdi、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15。 当然这不是与汇编语言有关的全部的术语和概念，如果在接下来的文章中遇到奇怪的不熟悉的词汇，我们再来解释这些词的意思。 数据类型 基本的数据类型有：字节（bytes）、字（words）、双字（doublewords）、四字（duadwords）以及双四字（double dualwords），它们的长度分别为：8位、2个字节、4个字节、8个字节、16个字节（128位）。 现在我们只使用整数，所以只看看它的表示。整型有两种类型：无符号和有符号。无符号整型是一个字节、字、双字、四字表示的无符号二进制数，它们能表示的范围分别为：0～255、0～65,535、0～2^32-1、0～2^64-1。有符号整型是一个字节、字、双字、四字表示的有符号的二进制数。符号位在负数的时候是置位的，在正数和0的时候是清零的。整数能表示的范围是：1个字节 -128～127，1个字 -32,768~32,767，1个双字 -2^31~2^31-1，1个四字 -2^63~2^63-1。 段 正如我上面提到的，每个汇编程序都是由段来组成的，它包含数据段、代码段、bss 段。我们先来看看数据段，这是主要用来定义初始化的常量。例如： section .data num1: equ 100 num2: equ 50 msg: db "Sum is correct", 10 好了，这儿差不多清楚了，三个常量名字分别为 num1、num2 和 msg，值分别是 100、50 和 “Sum is correct”,10 。但是 db 、equ 又是什么呢？实际上，NASM 支持大量伪指令： DB、DW、DD、DQ、DT、DO、DY 和 DZ —— 用来定义初始化数据的。例如： ;; Initialize 4 bytes 1h, 2h, 3h, 4h db 0x01,0x02,0x03,0x04 ;; Initialize word to 0x12 0x34 dw 0x1234 RESB、RESW、RESD、RESQ、REST、RESO、RESY、RESZ —— 用来定义非初始化变量 INCBIN —— 包含外部二进制文件 EQU —— 定义常量，例如： ;; now one is 1 one equ 1 TIMES —— 重复指令或数据（下一篇文章中描述） 算术操作 下面是算术操作指令的简单列表： ADD —— 整数加 SUB —— 减 MUL —— 无符号乘 IMUL —— 有符号乘 DIV —— 无符号除 IDIV —— 有符号除 INC —— 自增 DEC —— 自减 NEG —— 取反 本文会用到一些，其它的在接下来的文章有所覆盖。 控制流 通常编程语言使用 if、case、goto 等等来改变程序的运行顺序，当然汇编也可以。这里我们提及到一些。有一个专门用来比较两个数大小的 cmp 指令，它被用来接着条件判断指令来决定是否跳转。例如： ;; compare rax with 50 cmp rax, 50 cmp 指令仅仅比较两个数，但是对它们的值没有影响，也不会根据比较的结果执行任何东西。为了在比较之后执行操作，有条件跳转指令，可以是下面的一个： JE —— 如果相等 JZ —— 如果为零 JNE —— 如果不相等 JNZ —— 如果不为零 JG —— 如果第一个操作数比第二个大 JGE —— 如果第一个操作数比第二个大或者相等 JA —— 与 JG 指令相同，只不过比较的是无符号数 JAE —— 与 JGE 指令相同，只不过比较的是无符号数 例如如果我们想写 C 语言中类似于 if/else 的语句： if (rax != 50) { exit(); } else { right(); } 在汇编中是这样的： ;; compare rax with 50 cmp rax, 50 ;; perform .exit if rax is not equal 50 jne .exit jmp .right 也有一种无条件跳转的指令语法： JMP LABEL 例如： _start: ;; .... ;; do something and jump to .exit label ;; .... jmp .exit .exit: mov rax, 60 mov rdi, 0 syscall 这里 _start 标签后有一些代码，这些代码会被执行到，汇编最后控制转向到 .exit 标签处，该标签后的代码开始执行。 通常无条件跳转用在循环中，例如我们有 label 标签，它后面有一些代码，代码执行完之后进行条件判断，如果条件不成立将跳到该段代码的起始处。循环将在后面文章中介绍。 示例 我们看个简单的例子：两个数相加，得到它们的和，然后与预定义的一个数进行比较，如果相等输出一些东西到屏幕上；如果不等退出。下面是例子的源代码： ;initialised data section section .data ; Define constants num1: equ 100 num2: equ 50 ; initialize message msg: db "Sum is correctn" section .text global _start ;; entry point _start: ; set num1's value to rax mov rax, num1 ; set num2's value to rbx mov rbx, num2 ; get sum of rax and rbx, and store it's value in rax add rax, rbx ; compare rax and 150 cmp rax, 150 ; go to .exit label if rax and 150 are not equal jne .exit ; go to .rightSum label if rax and 150 are equal jmp .rightSum ; Print message that sum is correct .rightSum: ;; write syscall mov rax, 1 ;; file descritor, standard output mov rdi, 1 ;; message address mov rsi, msg ;; length of message mov rdx, 15 ;; call write syscall syscall ; exit from program jmp .exit ; exit procedure .exit: ; exit syscall mov rax, 60 ; exit code mov rdi, 0 ; call exit syscall syscall 我们过一下这段代码。首先在数据段定义了三个数：num1、num2 和值为 “Sum is correctn” 的 msg。现在看到第 14 行，这是程序的入口的地方。我们将 num1 和 num2 的值放到通用寄存器 rax 和 rbx 中，使用 add 指令相加，在 add 指令执行完之后，rax 和 rbx 相加之和保存到 rax 中，即现在 num1 和 num2 的和存放在 rax 寄存器中。 好了，我们让 num1 是 100，num2 是 50，之和是 150，用 cmp 指令比较。在比较完 rax 和 150 之后，检查比较的结果，如果 rax 和 150 不等，我们跳转到 .exit 处，如果相等，跳到 .rightSum 标签处。 接着有两个标签：.exit 和 .rightSum。首先将 rax 设置为 60，这是 exit 系统调用号，以及将 rdi 设为 0，这是退出码。然后，.rightSUm 相当简单，只是打印出 Sum is corretn，如果你不能理解怎么工作的，看看第一篇文章。 总结 这是 《我的汇编学习之路》 系列文章的第二篇，如果你有任何问题或建议，给我留言。 |
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