反汇编引擎的目的就是要把机器码翻译成汇编语言的格式,主要的汇编格式有Intel格式、AT&T格式,一般在window环境中使用的大多数都是intel格式的汇编语言。这里从官方手册的介绍中总体介绍这两部分的内容,只有知道机器码的格式,汇编指令的格式,才能在其上架起一座桥梁汇编或反汇编。这里我们习惯称汇编指令为Intruction operand,而称机器码为Intruction Opcode。
1.1 Intel汇编格式(Instruction operand)
在官方手册中intel汇编有着固定的格式:
label: mnemonic argument1, argument2, argument3
(1) lable:标签,表面意思就是这条指令的一个指代,实际代表着这条指令在内存中的起始位置。
(2) 助记符:用英语代表机器码的操作,汇编器会根据这个助记符寻找合适的机器码。
(3) argument1, argument2, argument3:实际上intel指令最多也只有三个操作码,当只有两个操作码的时候,第一个为目标操作码,第二个为源操作码。
1.2 intel机器码格式(Instruction Opcode)
汇编语言的格式反映了机器码的编码格式,直观地看,只要给汇编代码的每个部分都分配相应的字节就行了,例如:mnemonic两个字节,argument1-3分别4个字节,这样汇编语言与机器码之间真的就是直接对应的关系了,在这两个部分转换至需要维持一张简单的表就行了。但实际上,intel的指令体系为复杂指令系统(CISC),它这里的复杂绝非浪得虚名,由于以往的机器上内存是个很昂贵的设备,因此,intel的指令编码尽可能地利用了每一个bit,再加上兼容性的考虑,使得整个intel指令结构异常复杂。远远不是一个部分和另一个部分简单的映射那么简单。
物理上,CPU的逻辑运算单元只操作计算机中的两个对象:寄存器和内存。只要给每个寄存器一个编码,那么寄存器的辨别就很容易了,但是内存呢?物理上,内存是个一维的存储单元阵列,逻辑上内存被分成段,页之类的格式,要操作内存,那么指令就要给出操作内存的哪个(哪些)存储单元,这里“哪”指的是寻址模式,这里的“些”和“个”是指要操作的内存的大小,byte, word, dword……。除了这两个操作对象之外,还有一种对象,那就是立即数(immediate),物理上指令执行时,这个数字是在CPU中的,也就是CPU取得的指令中,这个数就已经在那里了。所有的指令编码都是围绕着这三个操作对象进行的,不同的是立即数不需要去找,寄存器简单的编码就行了,而内存不但需要指出其位置,还要指出其大小。此外,还有一些辅助的操作说明,比如是否重复一些操作等等。
看一下intel的确切的指令格式:
prefix部分是指令操作的一些辅助说明,如果先不看prefix部分,其他部分的表面涵义是很明确的:opcode编码了进行什么样的操作,跟汇编格式里面的mnemonic对应,CPU知道了什么操作之后就会寻找操作的对象,是寄存器还是内存?ModR/M部分就给出了操作的对象,R是register,M是memory,而Mod指示了到底是寄存器还是内存。如果ModR/M的字节数足够大的话,那么或许就不需要后面的两个部分了,实际上ModR/M只有一个字节,能编码所有的寄存器,却不能编码所有的内存寻址模式,intel使用后面两个部分来辅助ModR/M完成确切的内存定位SIB和displacement。寻址方式跟CPU对内存的管理密切相关,intel的寻址方式很多,但全部都编码到了SIB和displacement之中。这部分到SIB部分再详细介绍。内存寻址后面就跟了最后一个操作对象Immediate。
指令编码的整个结构还是很清楚的,但也可以看到,每一个部分都有小的子结构,代表着不同的涵义。反汇编就是要读懂机器码的每个部分,然后翻译成汇编格式。在后面的各个部分将把我对各个部分的了解都写出来。
Intel 汇编指令手册
一、数据传输指令 它们在存贮器和寄存器、寄存器和输入输出端口之间传送数据. 1. 通用数据传送指令. MOV 传送字或字节. MOVSX 先符号扩展,再传送. MOVZX 先零扩展,再传送. PUSH 把字压入堆栈. POP 把字弹出堆栈. PUSHA 把AX,CX,DX,BX,SP,BP,SI,DI依次压入堆栈. POPA 把DI,SI,BP,SP,BX,DX,CX,AX依次弹出堆栈. PUSHAD 把EAX,ECX,EDX,EBX,ESP,EBP,ESI,EDI依次压入堆栈. POPAD 把EDI,ESI,EBP,ESP,EBX,EDX,ECX,EAX依次弹出堆栈. BSWAP 交换32位寄存器里字节的顺序 XCHG 交换字或字节.( 至少有一个操作数为寄存器,段寄存器不可作为操作数) CMPXCHG 比较并交换操作数.( 第二个操作数必须为累加器AL/AX/EAX ) XADD 先交换再累加.( 结果在第一个操作数里 ) XLAT 字节查表转换. ── BX 指向一张 256 字节的表的起点, AL 为表的索引值 (0-255,即 0-FFH); 返回 AL 为查表结果. ( [BX+AL]->AL ) 2. 输入输出端口传送指令. IN I/O端口输入. ( 语法: IN 累加器, {端口号│DX} ) OUT I/O端口输出. ( 语法: OUT {端口号│DX},累加器 ) 输入输出端口由立即方式指定时, 其范围是 0-255; 由寄存器 DX 指定时, 其范围是 0-65535. 3. 目的地址传送指令. LEA 装入有效地址. 例: LEA DX,string ;把偏移地址存到DX. LDS 传送目标指针,把指针内容装入DS. 例: LDS SI,string ;把段地址:偏移地址存到DS:SI. LES 传送目标指针,把指针内容装入ES. 例: LES DI,string ;把段地址:偏移地址存到ES:DI. LFS 传送目标指针,把指针内容装入FS. 例: LFS DI,string ;把段地址:偏移地址存到FS:DI. LGS 传送目标指针,把指针内容装入GS. 例: LGS DI,string ;把段地址:偏移地址存到GS:DI. LSS 传送目标指针,把指针内容装入SS. 例: LSS DI,string ;把段地址:偏移地址存到SS:DI. 4. 标志传送指令. LAHF 标志寄存器传送,把标志装入AH. SAHF 标志寄存器传送,把AH内容装入标志寄存器. PUSHF 标志入栈. POPF 标志出栈. PUSHD 32位标志入栈. POPD 32位标志出栈. 二、算术运算指令 ADD 加法. ADC 带进位加法. INC 加 1. AAA 加法的ASCII码调整. DAA 加法的十进制调整. SUB 减法. SBB 带借位减法. DEC 减 1. NEC 求反(以 0 减之). CMP 比较.(两操作数作减法,仅修改标志位,不回送结果). AAS 减法的ASCII码调整. DAS 减法的十进制调整. MUL 无符号乘法. IMUL 整数乘法. 以上两条,结果回送AH和AL(字节运算),或DX和AX(字运算), AAM 乘法的ASCII码调整. DIV 无符号除法. IDIV 整数除法. 以上两条,结果回送: 商回送AL,余数回送AH, (字节运算); 或 商回送AX,余数回送DX, (字运算). AAD 除法的ASCII码调整. CBW 字节转换为字. (把AL中字节的符号扩展到AH中去) CWD 字转换为双字. (把AX中的字的符号扩展到DX中去) CWDE 字转换为双字. (把AX中的字符号扩展到EAX中去) CDQ 双字扩展. (把EAX中的字的符号扩展到EDX中去) 三、逻辑运算指令 AND 与运算. OR 或运算. XOR 异或运算. NOT 取反. TEST 测试.(两操作数作与运算,仅修改标志位,不回送结果). SHL 逻辑左移. SAL 算术左移.(=SHL) SHR 逻辑右移. SAR 算术右移.(=SHR) ROL 循环左移. ROR 循环右移. RCL 通过进位的循环左移. RCR 通过进位的循环右移. 以上八种移位指令,其移位次数可达255次. 移位一次时, 可直接用操作码. 如 SHL AX,1. 移位>1次时, 则由寄存器CL给出移位次数. 如 MOV CL,04 SHL AX,CL 四、串指令 DS:SI 源串段寄存器 :源串变址. ES:DI 目标串段寄存器:目标串变址. CX 重复次数计数器. AL/AX 扫描值. D标志 0表示重复操作中SI和DI应自动增量; 1表示应自动减量. Z标志 用来控制扫描或比较操作的结束. MOVS 串传送. ( MOVSB 传送字符. MOVSW 传送字. MOVSD 传送双字. ) CMPS 串比较. ( CMPSB 比较字符. CMPSW 比较字. ) SCAS 串扫描. 把AL或AX的内容与目标串作比较,比较结果反映在标志位. LODS 装入串. 把源串中的元素(字或字节)逐一装入AL或AX中. ( LODSB 传送字符. LODSW 传送字. LODSD 传送双字. ) STOS 保存串. 是LODS的逆过程. REP 当CX/ECX0时重复. REPE/REPZ 当ZF=1或比较结果相等,且CX/ECX0时重复. REPNE/REPNZ 当ZF=0或比较结果不相等,且CX/ECX0时重复. REPC 当CF=1且CX/ECX0时重复. REPNC 当CF=0且CX/ECX0时重复. 五、程序转移指令 1>无条件转移指令 (长转移) JMP 无条件转移指令 CALL 过程调用 RET/RETF过程返回. 2>条件转移指令 (短转移,-128到+127的距离内) ( 当且仅当(SF XOR OF)=1时,OP1循环控制指令(短转移) LOOP CX不为零时循环. LOOPE/LOOPZ CX不为零且标志Z=1时循环. LOOPNE/LOOPNZ CX不为零且标志Z=0时循环. JCXZ CX为零时转移. JECXZ ECX为零时转移. 4>中断指令 INT 中断指令 INTO 溢出中断 IRET 中断返回 5>处理器控制指令 HLT 处理器暂停, 直到出现中断或复位信号才继续. WAIT 当芯片引线TEST为高电平时使CPU进入等待状态. ESC 转换到外处理器. LOCK 封锁总线. NOP 空操作. STC 置进位标志位. CLC 清进位标志位. CMC 进位标志取反. STD 置方向标志位. CLD 清方向标志位. STI 置中断允许位. CLI 清中断允许位. 六、伪指令 DW 定义字(2字节). PROC 定义过程. ENDP 过程结束. SEGMENT 定义段. ASSUME 建立段寄存器寻址. ENDS 段结束. END 程序结束.
8086/80186/80286/80386/80486Instruction Set
AAA - Ascii Adjust for Addition
AAD - Ascii Adjust for Division
AAM - Ascii Adjust for Multiplication
AAS - Ascii Adjust for Subtraction
ADC - Add With Carry
ADD - Arithmetic Addition
AND - Logical And
ARPL - Adjusted Requested Privilege Levelof Selector (286+ PM)
BOUND - Array Index Bound Check (80188+)
BSF - Bit Scan Forward (386+)
BSR - Bit Scan Reverse (386+)
BSWAP - Byte Swap (486+)
BT - Bit Test (386+)
BTC - Bit Test with Compliment (386+)
BTR - Bit Test with Reset (386+)
BTS - Bit Test and Set (386+)
CALL - Procedure Call
CBW - Convert Byte to Word
CDQ - Convert Double to Quad (386+)
CLC - Clear Carry
CLD - Clear Direction Flag
CLI - Clear Interrupt Flag (disable)
CLTS - Clear Task Switched Flag (286+privileged)
CMC - Complement Carry Flag
CMP - Compare
CMPS - Compare String (Byte, Word orDoubleword)
CMPXCHG - Compare and Exchange
CWD - Convert Word to Doubleword
CWDE - Convert Word to Extended Doubleword(386+)
DAA - Decimal Adjust for Addition
DAS - Decimal Adjust for Subtraction
DEC - Decrement
DIV - Divide
ENTER - Make Stack Frame (80188+)
ESC - Escape
HLT - Halt CPU
IDIV - Signed Integer Division
IMUL - Signed Multiply
IN - Input Byte or Word From Port
INC - Increment
INS - Input String from Port (80188+)
INT - Interrupt
INTO - Interrupt on Overflow
INVD - Invalidate Cache (486+)
INVLPG - Invalidate Translation Look-AsideBuffer Entry (486+)
IRET/IRETD - Interrupt Return
Jxx - Jump Instructions Table
JCXZ/JECXZ - Jump if Register (E)CX isZero
JMP - Unconditional Jump
LAHF - Load Register AH From Flags
LAR - Load Access Rights (286+ protected)
LDS - Load Pointer Using DS
LEA - Load Effective Address
LEAVE - Restore Stack for Procedure Exit(80188+)
LES - Load Pointer Using ES
LFS - Load Pointer Using FS (386+)
LGDT - Load Global Descriptor Table (286+privileged)
LIDT - Load Interrupt Descriptor Table(286+ privileged)
LGS - Load Pointer Using GS (386+)
LLDT - Load Local Descriptor Table (286+privileged)
LMSW - Load Machine Status Word (286+privileged)
LOCK - Lock Bus
LODS - Load String (Byte, Word or Double)
LOOP - Decrement CX and Loop if CX NotZero
LOOPE/LOOPZ - Loop While Equal / LoopWhile Zero
LOOPNZ/LOOPNE - Loop While Not Zero / LoopWhile Not Equal
LSL - Load Segment Limit (286+ protected)
LSS - Load Pointer Using SS (386+)
LTR - Load Task Register (286+ privileged)
MOV - Move Byte or Word
MOVS - Move String (Byte or Word)
MOVSX - Move with Sign Extend (386+)
MOVZX - Move with Zero Extend (386+)
MUL - Unsigned Multiply
NEG - Two's Complement Negation
NOP - No Operation (90h)
NOT - One's Compliment Negation (LogicalNOT)
OR - Inclusive Logical OR
OUT - Output Data to Port
OUTS - Output String to Port (80188+)
POP - Pop Word off Stack
POPA/POPAD - Pop All Registers onto Stack(80188+)
POPF/POPFD - Pop Flags off Stack
PUSH - Push Word onto Stack
PUSHA/PUSHAD - Push All Registers ontoStack (80188+)
PUSHF/PUSHFD - Push Flags onto Stack
RCL - Rotate Through Carry Left
RCR - Rotate Through Carry Right
REP - Repeat String Operation
REPE/REPZ - Repeat Equal / Repeat Zero
REPNE/REPNZ - Repeat Not Equal / RepeatNot Zero
RET/RETF - Return From Procedure
ROL - Rotate Left
ROR - Rotate Right
SAHF - Store AH Register into FLAGS
SAL/SHL - Shift Arithmetic Left / ShiftLogical Left
SAR - Shift Arithmetic Right
SBB - Subtract with Borrow/Carry
SCAS - Scan String (Byte, Word or Doubleword)
SETAE/SETNB - Set if Above or Equal / Setif Not Below (386+)
SETB/SETNAE - Set if Below / Set if NotAbove or Equal (386+)
SETBE/SETNA - Set if Below or Equal / Setif Not Above (386+)
SETE/SETZ - Set if Equal / Set if Zero(386+)
SETNE/SETNZ - Set if Not Equal / Set ifNot Zero (386+)
SETL/SETNGE - Set if Less / Set if NotGreater or Equal (386+)
SETGE/SETNL - Set if Greater or Equal /Set if Not Less (386+)
SETLE/SETNG - Set if Less or Equal / Setif Not greater or Equal (386+)
SETG/SETNLE - Set if Greater / Set if NotLess or Equal (386+)
SETS - Set if Signed (386+)
SETNS - Set if Not Signed (386+)
SETC - Set if Carry (386+)
SETNC - Set if Not Carry (386+)
SETO - Set if Overflow (386+)
SETNO - Set if Not Overflow (386+)
SETP/SETPE - Set if Parity / Set if ParityEven (386+)
SETNP/SETPO - Set if No Parity / Set ifParity Odd (386+)
SGDT - Store Global Descriptor Table (286+privileged)
SIDT - Store Interrupt Descriptor Table(286+ privileged)
SHL - Shift Logical Left
SHR - Shift Logical Right
SHLD/SHRD - Double Precision Shift (386+)
SLDT - Store Local Descriptor Table (286+privileged)
SMSW - Store Machine Status Word (286+privileged)
STC - Set Carry
STD - Set Direction Flag
STI - Set Interrupt Flag (Enable Interrupts)
STOS - Store String (Byte, Word or Doubleword)
STR - Store Task Register (286+privileged)
SUB - Subtract
TEST - Test For Bit Pattern
VERR - Verify Read (286+ protected)
VERW - Verify Write (286+ protected)
WAIT/FWAIT - Event Wait
WBINVD - Write-Back and Invalidate Cache(486+)
XCHG - Exchange
XLAT/XLATB - Translate
XOR - Exclusive OR
TEXT
Intel8086 Family Architecture
General Purpose Registers Segment Registers
AH/AL AX (EAX) Accumulator CS Code Segment
BH/BL BX (EBX) Base DS Data Segment
CH/CL CX (ECX) Counter SS Stack Segment
DH/DL DX (EDX) Data ES Extra Segment
(FS) 386 and newer
(Exx) indicates 386+ 32 bitregister (GS) 386 and newer
Pointer Registers Stack Registers
SI (ESI) Source Index SP (ESP) Stack Pointer
DI (EDI) Destination Index BP (EBP) Base Pointer
IP Instruction Pointer
Status Registers
FLAGS Status Flags (see FLAGS)
Special Registers (386+ only)
CR0 Control Register 0 DR0 Debug Register 0
CR2 Control Register 2 DR1 Debug Register 1
CR3 Control Register 3 DR2 Debug Register 2
DR3 Debug Register 3
TR4 Test Register 4 DR6 Debug Register 6
TR5 Test Register 5 DR7 Debug Register 7
TR6 Test Register 6
TR7 Test Register 7
Register Default Segment Valid Overrides
BP SS DS, ES, CS
SI or DI DS ES, SS, CS
DI strings ES None
SI strings DS ES, SS, CS
- see CPU DETECTING Instruction Timing