上古神器：十六位应用程序 Debug 的基本使用
文章目录
- 参考
- 环境
- 上古神器 Debug
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- Bug 与 Debugging
- Debug
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- Debug 应用程序
- 淘汰原因
- 使用限制
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- DOSBox
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- 学习 Debug 的必要性
- DOSBox-X
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- Debug 的基本使用
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- 命令 R
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- 查看寄存器的状态
- 修改寄存器的内容
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- 命令 D
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- 显示内存中的数据
- 指定起始内存空间地址
- 指定内存空间的范围
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- 命令 A
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- 使用命令
- 语法错误
- 查看写入内存的机器指令
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- 命令 U
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- 反汇编目标内存空间中存储的机器指令
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- 命令 T
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- 执行目标内存空间中的机器指令
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- 命令 E
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- 对内存中的内容进行逐字节式的修改
- 一次性实现对多字节内存空间的修改
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参考
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| 搜索引擎 | Bing、Google |
| AI 大模型 | 文心一言、通义千问、讯飞星火认知大模型、ChatGPT |
| PHP 手册 | PHP Manual |
环境
上古神器 Debug
Bug 与 Debugging
1947 年的某一天，计算机科学家 Grace Hopper 在 Harvard Mark II 计算机的维护工作中发现了一个发现了一只 夹在继电器中的飞蛾。这只昆虫导致了计算机的故障，后来人们将这种问题称为 bug。
Bug 这个术语被广泛接收，用于描述计算机程序中的 错误。当程序出现意外行为时，程序员通常会说他们需要对程序进行 Debugging，以查找和修复问题。
Debug
Debug 应用程序
Debug 是一个在 MS-DOS 和一些 Windows 系统中提供的命令行工具，用于 诊断程序在运行时产生的错误、异常或意外行为，并据此采取措施来解决问题，以确保程序能够按照预期的方式运行。在早期的 MS-DOS 和 Windows 系统中，Debug 是一个非常有用的工具，尤其是对于 底层（系统级编程） 程序员来说。
淘汰原因
随着时间的推移和技术的发展，debug 的实用性逐渐降低，到目前已经没有什么人在使用了。具体原因整理如下：
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| 技术进步 | 现代计算机和现代操作系统功能更加丰富和复杂，使得 Debug 这样的工具变得不那么适用。现代的调试工具，如 Visual Studio、GDB 和其他 IDE 中的调试工具，提供了更为高级和强大的功能。 |
| 64 位架构 | 现代计算机普遍采用 64 及 32 位架构，Debug 在这类计算机中运行需要一个 16 位架构的模拟环境。 |
| 安全性考虑 | Debug 允许 直接访问和修改系统的底层硬件（内存，CPU 等），这可能导致安全隐患。 |
使用限制
从 Windows 7 64位版本 开始，Windows 系统中就不再包含 debug 应用程序了。
Debug 是一个 16 位应用程序。在 Windows 7 及此前的 32 位 操作系统中能够运行Debug 应用程序，是因为这些系统内置了一个叫做 Windows on Windows（WoW） 的 16 位子系统 来支持 16位 的应用程序。但在 64 位Windows 中，这个16位子系统被移除，因此 Debug 不能在 64 位 Windows上运行。
DOSBox
学习 Debug 的必要性
学习 16 位 汇编的过程中，Debug 仍然是必不可少的。其理由整理如下：
| 项目 | 描述 |
|---|---|
| 简单直观 | Debug提供了一个简单的环境，允许用户直接输入、执行、调试汇编代码。对于初学者来说，这可以 直观地看到指令是如何工作的，不需要复杂的设置或其他工具。 |
| 实时交互 | 使用debug，你可以 实时地查看和修改 CPU 寄存器、内存和其他系统资源中的数据，这对于理解汇编语言和计算机的工作原理非常有帮助。 |
| 传统和历史 | 在很多早期的计算机科学和工程课程中，debug是教学 16 位汇编的标准工具。虽然现在有更先进的工具和环境，但 debug 仍然被用作教育工具。。 |
DOSBox-X
DOSBox-X 是一个 开源的 x86 模拟器，主要用于运行 早期操作系统 MS-DOS 中的应用程序。与原始的 DOSBox 相比，DOSBox-X 提供了 更多的特性并对原有缺陷进行了改进，使其 更加适合用于模拟早期的 PC 环境。
如果你希望在不支持 16 位应用程序（如 Debug）的操作系统中使用它们，那么你需要一个模拟器，而 DOSBox-X 就是一个很好的选择。
DOSBox-X 在其官网提供了不同的安装包，如果您需要使用到 DOSBox-X，请前往下载安装。
Debug 的基本使用
命令 R
在 Debug 中，R 命令即 Register 的简写，该命令用于 查看或修改寄存器中的内容。
注：
在 Debug 中，命令与寄存器名称等均是不区分大小写的。就命令 R 而言，在 Debug 中使用 R 与 r 是没有区别的。
查看寄存器的状态
在 Debug 命令行 中，当你单纯地输入 R 或 r 并敲击回车键时，DEBUG 将显示所有 CPU 寄存器的当前值。具体而言，您将看到如下类似界面：
AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000
DS=0DC0 ES=0DC0 SS=0DC0 CS=0DC0 IP=0100 NV UP EI PL NZ NA PO NC
0DC0:0100 0000 ADD [BX+SI],AL DS:0000=CD
其中
从左往右，从上到下，我们依次对命令 R 的输出内容进行讲解。
AX ~ BX是一系列寄存器的名称即其保存的数据。NV ~ NC则是标志寄存器的一部分（16 位寄存器，但仅使用了其中的部分二进制位），用于存储与程序执行相关的信息。
0DC0:0100即CS:IP，用于指示CPU 当前要读取并执行的指令。0000即CS:IP指向的内存空间所存储数据的十六进制表示。ADD [BX+SI],AL即CS:IP指向的内存空间中的二进制数据的汇编语言表示。DS:0000=CD
????
修改寄存器的内容
当您在 Debug 命令行中输入命令 R 的同时 输入目标寄存器的名称 即可修改该寄存器所保存的值。对此，请参考如下界面（尝试修改通用寄存器中的数据）：
在输入修改寄存器的名称并敲击回车键后，Debug 将 输出被修改寄存器的当前值 并给出输入提示，要求您 输入被修改寄存器的结果值。
我们尝试将 AX 寄存器中的当前值修改为 十六进制数 002F，再通过 R 命令查看修改结果。
命令 D
在 Debug 中，D 命令即 Dump 的简写，该命令用于 查看内存中的数据。
显示内存中的数据
当你在 Debug 中直接使用命令 D 时，该命令将显示内存中以 CS:IP 所为首的 128 字节内存空间。对此，请参考如下界面：
命令 D 的输出内容共由三部分内容组成，这三部分（从左至右）分别是地址指示、十六进制内容 及 ASCII 表示。
- 十六进制内容
十六进制内容是内存空间中二进制数据的十六进制表示，每两个十六进制数值代表一个字节。这些十六进制数值以8 字节的组块显示，每两个组块之间用一个短横线 -分隔。 - ASCII 表示
ASCII 表示即内存中的每一个字节解码为 ASCII 字符的结果。 - 地址指示
每一行十六进制内容与 ASCII 表示都与连续的16字节内存空间中的内容相对应，而地址指示则用于表示这连续的 16 字节内存空间的起始字节所处的位置。地址指示由段地址、:及偏移地址三部分组成。
指定起始内存空间地址
在使用 D 命令的过程中，您还可以通过如下格式来指定起始内存空间的地址，Debug 将 显示以起始内存空间为首的 128 字节内存空间。
D 起始内存空间的段地址:起始内存空间的偏移地址
举个栗子
当然，你还可以 仅指定起始内存空间的偏移地址（在任何需要内存空间地址的地方，段地址通常都是可以直接省略的✨），起始内存空间的段地址将自动从 DS 寄存器中获取。对此，请参考如下示例：
指定内存空间的范围
在使用 D 命令的过程中，在指定被查看内存空间的起始地址外，您 还可以指定被查看内存空间的结束地址。指定被查看内存空间范围的命令格式为：
D 起始内存空间的段地址:起始内存空间的偏移地址 结束内存空间的偏移地址
举个栗子
起始内存空间的段地址可以被省略，段地址被省略后，Debug 将自动使用 DS 寄存器中存储的段地址。对此，请参考如下示例：
命令 A
在 Debug 中，A 命令即 Assemble 的简写，该命令用于 以汇编语言的形式在内存中写入机器指令。
使用命令
使用命令 A 时，你可以通过 给出地址来指示需要写入命令的起始内存空间。在不指定地址的情况下，该命令默认在 CS:IP 所指向的内存空间中开始执行输入。
语法错误
在使用命令 A 以汇编语言的形式在内存中写入机器指令时，若汇编语言存在语法错误，则写入操作将失败且 Debug 将提示（输入地址没有发生变化）你重新进行输入。对此，请参考如下界面：
查看写入内存的机器指令
当你向内存输入命令完毕后，可以在 A 命令的输入提示界面下 直接敲击回车键结束输入。
在结束输入后，尝试通过命令 D 查看内存空间中输入的内容。对此，请参考如下界面：
命令 U
在 Debug 中，U 命令即 Unassemble，该命令用于 将指定内存空间存储的机器指令翻译为汇编代码。使用该命令时，若未指定内存空间地址，则使用 CS:IP 所存储的地址。
反汇编目标内存空间中存储的机器指令
使用 D 仅能够查看存储在内存空间中的机器指令，有了 U 命令我们就能验证我们刚刚是否成功将汇编指令输入内存中了。
命令 T
在 Debug 中，T 命令即 Trace 的简写，该命令将 允许您逐步执行程序的指令，以便查看程序在每一步的执行情况，从而提高发现问题的可能，有助于实现问题的解决。
执行目标内存空间中的机器指令
T 命令允许您指定需要被执行指令所处的内存地址，默认情况下，T 命令将使用由 CS:IP 提供的地址。
在此前我们通过 A 命令已经向内存中输入了如下指令：
MOV AX, 100
ADD AX, BX
其中：
MOV AX, 100 表示将寄存器 AX 中的值设置为 100，而 ADD AX, BX 则表示将 AX + BX 的结果设置为 AX 的值。
我们尝试通过 T 命令来观察指令的执行。对此，请参考如下界面：
MOV AX, 100
ADD AX, BX
命令 E
在 Debug 中，命令 E 即 Edit，表示编辑操作。当你在 Debug 命令行中输入并执行命令 E 时，该命令通常会要求你指定一个 完整的内存地址或偏移地址，在指定 需要修改值的内存空间的首地址 后即可修改内存中的内容。
对内存中的内容进行逐字节式的修改
在 Debug 命令行中输入 E 及 需要修改值的内存空间的首地址 后，Debug 将给出 被修改内存空间的现有值 并提示您输入十六进制值以对其进行修改。在您修改完当前字节大小的内存空间中的内容后，输入空格键进行下一字节空间值的修改，要 结束 对内存空间逐字节式的修改仅需要 敲击回车键 即可。对此，请参考如下示例：
注：
在敲击回车键结束对内存空间进行逐字节式的修改时，存在两种可能的情况：
- 已输入修改值
若敲击回车键前您已经输入修改值，则敲击回车键后该值将输入对应的内存空间中，随后修改过程立即终止。 - 无修改值
若敲击回车键前您尚未输入任何内容，则敲击回车键后对应内存空间中的内容并不会变为0000，修改过程将立即终止。
一次性实现对多字节内存空间的修改
在 Debug 命令行中，输入命令 E 及 需要修改值的内存空间的首地址 后，在其后您可以 添加多个对内存空间进行修改的结果值，多个结果值之间 以空格分隔。在输入完毕后，敲击回车键执行对内存空间的修改并立即终止修改过程。对此，请参考如下界面：
