• 汇编语言(Assemble Language)学习笔记（更新中）

    零.学习介绍和使用工具

    【1】我们使用的教材是机械工业出版社的《32位汇编语言程序设计第二版》。
    指导老师是福州大学的倪一涛老师。
    这门课程教授的是Intel 80*86系列处理器的32位汇编。我们现在的处理器都兼容这个处理器。

    这篇博客只是大二下汇编语言学习的总结，用于基础入门。

    【2】环境和工具：

    电脑系统:Windows11
    VC6和Devc++:用于看c语言对应的汇编，便于研究（也可以直接使用里面的g++）
    汇编器：masm6.15--编译汇编，将汇编程序执行
    调试器：ollydbg

    工具的使用这里省略。

    【3】汇编指令的执行过程：

    一.从机器语言到汇编语言

    程序设计语言是人与计算机沟通的语言，程序员利用它进行软件开发。通常人们习惯使用类似自然语言的高级程序设计语言，如C,C++,Basic,Java等。
    高级语言需要翻译为计算机能够识别的指令(机器语言)，才能被计算机执行。机器语言是一串0和1组成的二进制代码，如果直接用它来编写程序太过于晦涩难懂且开发效率极低，称为低级语言。
    于是我们将二进制底阿妈的指令和数据用便于记忆的符号（助记符，Mnemonic）表示就形成汇编语言（Assembly）,所以汇编语言是一种面向机器的低级程序设计语言，也称为低层语言。

    二.寄存器与存储

    【1】存储有分为外存储器和内存储器。外存储器就是磁盘。而内存储器就是寄存器，内存（分为主存和缓存）。这里重点介绍一下寄存器。

    【2】寄存器分类

    【3】通用寄存器（重点）

    32为兼容16位和8位。所以我们寄存器写EAX或AX都可以。EAX和AX可以分为AH和AL也就是高低两个寄存器。其他也是这样。

    地址指针寄存器尽量不要用，很容易导致程序出错。

    数据寄存器的习惯用法：

    【4】段寄存器和专用寄存器（一般在系统内核用到，我们用不到，了解即可）

    三.汇编指令

    0.概述

    汇编语言由以下3类组成：
    1.汇编指令（机器码的助记符）
    2.伪指令（由编译器执行）
    3.其它符号（由编译器识别）

    汇编语言的核心是汇编指令，它决定了汇编语言的特性。
    具体语法：

    1.注释

    汇编语言分号后面是注释。

    2.基本框架

    例：

    1. include irvine32.inc    ; 包含 Irvine32 库，提供 32 位输入输出功能
    2. .data                   ; 定义数据段，这里定义的数据是存储在内存中
    3. ...                     ; 数据定义，这里省略
    4. .code                   ; 定义代码段
    5. main proc               ; 主过程开始
    6.      ...                ; 执行过程，这里省略
    7.      exit               ; 调用 Irvine32 库中的 exit 函数，程序退出
    8. main endp               ; 主过程结束
    9. end  main               ; 程序结束

    3.数据的定义

    在汇编语言中，不同的数据类型用来表示不同长度的数据。常见的数据类型，如：
    BYTE：一个字节（8位）
    WORD:一个字（16位）
    DWORD:双字（32位）【也可以是dd】
    QWORD：四字（64位）

    1. .data
    2. a dword 1

    如果数值不确定，可以用?代替值

    1. .data
    2. a dword ?

    4.通用数据处理指令

    【1】传送指令mov

    传送指令MOV把一个字节，字或双字的操作数从源位置传送至目的位置，可以实现常数，通用寄存器，主存（内存）之间的数据的传送。

    例:

    但是mov的两个参数不能都是常数或内存。

    【2】堆栈操作指令push和pop

    【3】与算数相关的指令--add,sub,mul等

    基本格式也是add 目的操作数 源操作数。上面指令的两个参数也一样不能都是常数或内存。

    【4】某个值+1

    例：inc eax 

    5.函数初步--函数的使用

    【1】汇编中也有函数，将一系列操作进行封装。

    函数调用指令：Call f

    【2】比如输入输出整数的函数：

    （1）输入输出整数--ReadInt和WriteInt
    格式：

    注：这里我们使用函数之前，要将输出的目标整数先存入eax中。另外这里我们输入输出使用的函数是Irvine32 库，它提供 32 位输入输出功能。

    （2）输出字符--WriteString，输出edx中存储内存地址指向的变量

    案例：打印hello world

    1. include irvine32.inc  ; 包含 Irvine32 库
    2.  
    3. .data
    4.     hello_msg byte "Hello World!", 0  ; 存储要显示的字符串
    5. .code
    6. main proc
    7.     mov edx,offset hello_msg   ; 将要显示的字符串地址存储在 edx 中
    8.     call WriteString           ; 调用 Irvine32 函数 WriteString 输出字符串
    9.     exit                       ; 退出程序
    10. main endp
    11.  
    12. end main

    注：.data 部分用于声明和初始化数据段（存储在内存中的变量）。

    在这里，hello_msg db "Hello World!", 0 这行代码的含义是：

    （1）hello_msg：变量名称。
    （2）byte：byte是一个伪指令，表示内存开辟一个字节的空间存储变量。
    （3）"Hello World!"：这是要存储的字符串数据，即 "Hello World!"。
    （4）0：这里的 , 0 表示以 0 结尾，用于表示字符串的结束。在汇编语言中，定义字符串要在后面自己加上0当作终止符。

    （5）offset:offset是来获取内存地址的。因为writeString需要的是变量地址，而不是变量，所以这里字符串不能直接mov edx, hello_msg。而应该使用offset关键字来获取变量的地址放入edx中，这里存的是地址而不是值。
    当然mov edx, hello_msg也不会成功，因为字符串“hello world”是byte类型，只有8位，所以mov要用movzx。【还有一个movsx是带符号位的】
    这行代码的作用是定义了一个以 "Hello World!" 结尾的字符串并将其存储在内存中，然后将其地址放在edx中，然后调用WriteString函数去内存中找到地址对应的字符串将其输出。

    （3）输出换行

    call Crlf       ;输出换行

    6.定义数组

    【1】定义数组

    1. .data
    2. a dd 1,2,3,4,5,6,7

    如果要数组一次性赋值：

    1. .data
    2. a dd 10 dup(0)

    【2】访问数组

    访问第一个元素

    1. include irvine32.inc
    2. .data
    3.     a dword 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
    4. .code
    5. start:
    6.     mov eax, a
    7.     call writeint
    8.     exit
    9. end start

    注：writeint的本质是读取eax的四个字节，然后将这四个字节的数据转化为int值。
    mov eax, a是将第一个元素的值放入eax中。

    数组第i个元素访问：

    1. include irvine32.inc
    2. .data
    3.     a dword 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
    4. .code
    5. start:
    6.     mov eax, a+i*4
    7.     call writeint
    8.     exit
    9. end start

    还有一种a+i*4更加好看更接近c++的写法就是a[i*4]，一般我们都这样写。
    注：[]这个加不加知识规范的问题，a+i*4和[a+i*4]实际上和a[i*4]是一致的。

    1. include irvine32.inc
    2. .data
    3.     a dword 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
    4. .code
    5. start:
    6.     mov eax, a[i*4]
    7.     call writeint
    8.     exit
    9. end start

    7.分支和循环结构的汇编实现

    【0】基础--比较和跳转指令

    一般使用比较和跳转实现分支结构

    比较指令： cmp x,y
    跳转指令： jmp, jXXX（ja, jb, jz）

    cmp x, y：执行操作 x-y (x与y的值不变),根据操作结果改变EFLAG相应的位。
    jmp是无条件跳转，而jXXX是有条件跳转。

    比如

    ja loc: 若x与y是无符号数(程序员定义)且 x>y,则程序跳转到地址loc处执行。
    jz/je loc: 若x与y是无符号数(程序员定义)且 x==y,则程序跳转到地址loc处执行
    jb loc: 若x与y是无符号数(程序员定义)且x jg loc: 若x与y是有符号数(程序员定义)且 x>y,则程序跳转到地址loc处执行
    jz/je loc: 若x与y是符号数(程序员定义)且 x==y,则程序跳转到地址loc处执行
    jl loc: 若x与y是无符号数(程序员定义)且 x

    jge loc 有符号数x>=y

    jle loc 有符号树x<=y

    【1】分支结构汇编实现--实际是比较和跳转

    分支结构案例：求整数 a与b最大值,并在屏幕中输出最大值

    算法设计：

    1. if a > b then 
    2.     max=a 
    3. else 
    4.     max=b

    分支具体思路：

    1. c++中的写法
    2. if(a<b){
    3.     Block1
    4. }else{
    5.     Block2
    6. }
    7.  
    8. 转化为比较和跳转指令实现
    9.  
    10. if a<b goto L1
    11.     Block2
    12.     goto final
    13. L1:    
    14.     Block1
    15. final:
    16.  
    17. 但是上面并没有Block1和Block2的顺序并没有和我们c++的正常逻辑一一对应
    18. 当我们真正去写的时候会发现有点麻烦，一般写的时候会将比较条件反转，也就是像下面这样
    19.  
    20. if a>=b goto L1
    21.     Block1
    22.     goto final
    23. L1:    
    24.     Block2
    25. final:

    代码实现题目：

    1. include irvine32.inc  ; 包含 Irvine32 库
    2.  
    3. .data
    4.     a DWORD 0x10    ;DWORD,双字32位,0x10是16进制的10
    5.     b DWORD 0x20
    6.  
    7. .code
    8. main PROC
    9.     mov eax, a
    10.     cmp eax, b
    11.     jna maxb 
    12.     jmp final 
    13. maxb: 
    14.     mov eax, b
    15. final : 
    16.     call writeint
    17. exit
    18. main ENDP
    19. END main

    【2】循环结构汇编实现--实际是判断

    循环结构案例：

    在内存中存有10个整数，求这10整数 最大值,并在屏幕中输出最大值

    算法设计：

    循环结构具体思路：

    1. c语言中：
    2. for(i=0;i<n;i++){
    3.     Block;
    4. }
    5.  
    6. 循环的本质是if判断：
    7. if(i<n){
    8.     Block;
    9.     i++;
    10. }
    11.  
    12. i=0
    13. L0: if(i<n) goto L1
    14.     goto final
    15. L1: Block
    16.     i++
    17.     jmp L0
    18. final:
    19.  
    20. 将比较条件反转，更简单书写，简化代码
    21. i=0;
    22. L0: if(i>=n)
    23.     goto final
    24.     Block
    25.     i++
    26.     jmp L0
    27. final:

    代码实现：

    1. main proc
    2.     mov eax, arr[0];eax存放最大值
    3.     mov esi, 0; esi存放数组元素下标
    4. L0: 
    5.     cmp esi, 10
    6.     jge final
    7.     cmp eax, arr[esi*4]
    8.     jge L1
    9.     mov eax,arr[esi*4];
    10. L1: 
    11.     add esi, 1;
    12.     jmp L0
    13. final: 
    14.     call writeint
    15. exit
    16. main endp

    8.函数详解--自定义函数

    1.用于模块化、是重要的封装机制
    2.函数定义方式与执行逻辑
    3.参数传递方法：
    【1】内存变量(数据段)方式--简单说就是在.data下定义全局变量，所有函数都可以用。一般定义全局变量不好。
    【2】寄存器方式--简单说就是将数据存放在寄存器中，然后函数要用去寄存器取。
    【3】栈方式--将数据放在栈中，pop和push。

    一般的话不用第一种，用第二和第三种。考试一般用第二种。

    案例：插入排序

    这里就是采用第二种方式，每次调用函数之前先将参数存入寄存器中，后面函数执行的时候再去寄存器取。和ReadInt等差不多。

    1. include irvine32.inc
    2. .data
    3. 	arr1 dword 10 dup(?)
    4. 	arr2 dword 20 dup(?)
    5. .code 
    6. main proc
    7. 	mov edx,offset arr2
    8. 	mov ecx,20
    9. 	call buildArray
    10. 		
    11. 	mov edx,offset arr2
    12. 	mov ecx,20
    13. 	call outputArray 
    14. 	call crlf
    15. 		
    16. 	mov edx,offset arr2
    17. 	mov edi,20
    18. 	call insertSort 
    19. 		
    20. 	mov edx,offset arr2
    21. 	mov ecx,20
    22. 	call outputArray
    23. exit
    24. main endp
    25.  
    26. insertSort proc
    27. 	mov ebx,1		
    28. startFor:
    29. 	cmp ebx,edi
    30. 	jge endFor
    31. 	mov ecx,[edx+4*ebx]  
    32.       	mov esi,ebx
    33. 	sub esi,1 
    34. startWhile:			
    35. 	cmp esi,0
    36. 	jl  endWhile
    37. 	cmp [edx+4*esi],ecx
    38. 	jle endWhile	 
    39. 	mov eax,[edx+4*esi];eax=arr[j]	          
    40. 	mov [edx+4*esi+4],eax
    41.         sub esi,1
    42.         jmp startWhile
    43. endWhile:
    44.         mov [edx+4*esi+4],ecx		          
    45.         add ebx,1
    46.         jmp startFor        
    47. endFor:
    48. 	ret
    49. insertSort endp
    50.  
    51. outputArray proc
    52. 	mov esi,0
    53. startFor:
    54. 	cmp  esi,ecx
    55. 	jge  endFor		
    56. 	mov  eax,[edx+4*esi]
    57. 	call writedec
    58. 	mov  al,' '
    59. 	call writechar		
    60. 	add  esi,1
    61. 	jmp  startFor
    62. endFor:
    63. 	ret
    64. outputArray endp
    65.  
    66. buildArray proc	
    67. 	mov esi,0
    68. startFor:
    69. 	cmp esi,ecx
    70. 	jge endFor
    71. 	mov eax,1000
    72. 	call randomRange
    73. 	mov [edx+4*esi],eax		
    74. 	add esi,1
    75. 	jmp startFor
    76. endFor:
    77. 	ret
    78. buildArray endp
    79.  
    80. end main

    注：ret是函数返回，后面可以接参数。而exit是程序退出。

    proc代表函数开始，endp代表函数结束。

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