【Bug】8086汇编学习

随笔

与汇编的灵活与底层所伴随的，是使用者极大的心智负担。

模块之间的隔离性很难控制。甚至多个子程序间的标号也不能相同，故子程序无法独立开发后直接集成。

cx是个高频冲突寄存器呢！

程序过度的复杂性，往往令我感到沮丧无力。多层的子程序、循环嵌套，也让程序的调试变得十分困难（甚至折磨），而此时我缺乏一个有效的调试工具。

寄存器的冲突、覆盖，真是频繁又隐晦的bug，产生令人摸不着头脑的效果。

2023-10-21

关于《汇编语言》（作者：王爽）的学习，就此告一段落了，最后一章（第17章）还剩一个实验，和一个课程设计。但磁盘读写好像在DOSBox中没用，做不了。此外还有一个“综合研究”部分，有空倒可以看看。这本书一共差不多花了40~50个小时吧，我阅读并验证了书中的大部分代码，做了书中的每一个实验（除了最后一章的），还算是有不少收获吧。能比较完整地啃下来一本书，也挺有成就感的，同时也能为日后的学习增添点自信心。

Bug

1、masm编译报错：Illegal use of register

mov es:bp.0[0]

报错的意思是：非法使用寄存器。代码应修改如下：

mov es:[bp].0[0]

2、debug中使用段前缀

在代码中可以这样写：

mov ax, es:[bx]

但在debug中不能直接这样写，要分两行：

es:
mov ax,[bx]

3、[idata]在编译器中的处理

在debug模式中可以直接使用[idata]的写法，如

mov ax,[6]

但如果是写在文件里要用编译器编译运行的，不能使用立即数，应当使用寄存器中转一下。

mov bx,6
mov ax,[bx]

4、push立即数报错

push 02h

会出现错误信息：Immediate mode illegal。应先将立即数放入寄存器，然后push寄存器。

mov ax,02h
push ax

5、报错：improper operand type

mov byte ptr es:[bx+di], [si]

其实是犯了一个老错误，mov不能直接将一个内存单元中的数据移动到另一个内存单元，而需要通过寄存器。因为cl是8位，指明了目标数据的尺寸，就不必使用byte ptr指明数据的尺寸。

mov cl, [si]
mov es:[bx+di], cl

6、程序莫名跳转到未知位置 (doing)

图中，在执行完命令div cx后，下一条指令迷路了。初步猜测是使用栈却未初始化sp与debug程序对栈的借用导致的联动bug，但暂未仔细分析。完整代码如下：

assume cs:code 

code segment 
start:
    mov ax,4240h
    mov dx,000fh
    mov cx,0ah 
    call divdw 

    mov ax,4c00h
    int 21h

;功能：进行不会溢出的除法运算，除数为word型，被除数、结果为dword型
;参数：(ax)=被除数的第6位, (dx)=被除数的高6位, (cx)=除数
;返回：(dx)=结果的高16位, (ax)=结果的低16位, (cx)=余数
divdw:
    push dx 
    push ax 
    mov bp,sp 

    mov ax,[bp+2] 
    div cx 
    push ax 

    mov ax,[bp]
    div cx 
    mov cx,dx ;保存余数
    pop dx

    ret
code ends 

end start

7、DOSBox失去响应

在运行自己编写的汇编程序后，DOSBox虚拟机就失去响应了。

1. 员工数据段长度错误。
2. 再次出现问题6：程序莫名跳到未知位置。

分析：在执行命令mov bx,[di+00ab]后，寄存器bx的值变为了0，随后导致div bx命令发生除0错误。因为员工数中少了一个数据，下一个数据被后面定义的0所覆盖，自然bx也变成了0。

为什么上次单独运行表格结构化程序，没有发现问题？

答：那时后面没有紧接着定义一些0数据，可能后面的数据刚好不是0。虽然数据不对，但程序照常执行。（待核定）

8、程序运行显示乱码

原因：我在用于显示字符串的show_str子程序中，利用es寄存器存放目标显存的地址。而在主程序中es本来是指向存放表格数据的数据段，于是导致了冲突，数据乱了。

总而言之，是子程序的隔离性没有做好。可以在子程序开始时将es寄存器入栈保护现场，返回前再出栈恢复。

9、程序运行导致DOSBox窗口自动关闭

这bug真的是越修越离谱。运行程序k1，随后在指定的地方成功显示出绿色的"1975"字样，但在几秒的延迟后，窗口直接关闭了。

下面是我显示字符串的子程序。可以看到，使用了栈的命令包括：

push es
push cx
pop cx
pop es

看起来好像收支平衡，对栈的使用是正常的。然而，在结束循环时的jcxz ok命令，却会直接跳过一次pop cx。这下问题就大了！后面的pop es将会把原来cx寄存器的内容写入到es段寄存器中，然后，发生一些不为人知的事情，很可能就导致了程序的崩溃。

一个很容易想到的方法是，在pop es前添上一个pop cx，弥补这个过错。

; 6 子程序 - 显示字符串
;说明：显示一个以0结尾的字符串，在第y行，第x列，颜色为color，字符串起始位置为local
;参数：(dh)=y, (dl)=x, (cl)=color, ds:si=local
show_str:
    push es     ;避免与主程序冲突

    ;绑定显存段
    mov ax,0b800h
    mov es,ax 

    ;定位行
    mov al,0a0h 
    mul dh 
    mov bx,ax  

    ;定位起始列
    dec dl
    add dl,dl 
    mov dh,0
    mov di,dx 

    ;通用寄存器初始化
    mov ch,0
    s_show:
        ;判断结尾
        push cx 
        mov cl,[si] 
        jcxz ok

        ;写入一个字符，及其属性
        mov byte ptr es:[bx+di], cl 
        pop cx 
        mov es:[bx+di+1], cl 

        ;循环迭代
        inc si 
        add di,2
        jmp s_show

        ;程序返回
    ok: 
        pop es
        ret

10、如何换行输出？

我本来的想法是在待输出的字符串中添加换行符，期待在输出的时候就会自动换行，但效果如下。

这才突然想到，我是通过直接向显存中写入数据，来输出字符的。这种方法并不会奏效。

11、公司收入项，仅输出了一行

年份是正常输出了，但收入一栏却仅输出了一行。猜测有两种可能：

1. 输出坐标出错，所有收入都写在一行，覆盖了。
2. 字符串早前就未正常写入待显示区。

我调整了循环次数，收入仍然仅输出一行，数字却发生了改变，变成了前一个数字，故大概率是第一种情况。

12、loop指令报错：jump out of range by 7 byte(s)

意思是循环体的长度超出了loop指令的最大范围，超出量为7个字节（注意一条指令通常并不是仅一个字节）。

由此我产生了两种想法：

1. 使用我突发奇想的二级跳，从loop先跳到中间一个标签s0，再经过某种验证（刚刚是从后面的loop跳过来的，而不是从前面执行过来的）后，跳到循环开始的标签s处。
2. 将一些重复度较高的指令封装为子程序，减少循环中显示的指令条数。

最后我都失败了，程序出现了莫名其妙的bug，未能解决。

13、忘记程序返回

代码的逻辑检查了好几遍，硬是感觉毫无bug。可在正常输出的时间信息后面还输出了一团乱七八糟的字符，并将DOSBox成功卡死。

最后发现，原来是忘了程序返回，也不知道怎么就导致了那一团东西出现在屏幕上。

mov ax,4c00h
int 21h

14、开始解析的位置不同，代码也不同

从0000:0200开始的第一行汇编代码是jmp 020A，可顺着往下看，发现根本就没有从020A开头的代码。不过，如果直接从020A开始查看，同样的内存区间看到的又是另外一套代码。

15、中断例程安装与子程序调用

有一个利用了直接定址表编写的多功能子程序，我要将它安装成中断例程并使用，然而原本正常的程序却突然爆出bug。我步步为营，仔细地推断、分析后，总算还是让它正常跑起来了。最初的问题代码已在下面列出。

其实最后回头一看也就是几个小问题，可我真的找了好久才成功发现它们。

;安装中断例程7ch --> 200h
;bug版

assume cs:code 

code segment 
start:
    ;拷贝例程代码
    mov ax,cs 
    mov ds,ax 
    mov ax,0
    mov es,ax 
    mov si,offset setscreen     ;ds:si源地址 
    mov di,200h                 ;es:di目的地址 
    
    mov cx,offset setscreenend-offset setscreen
    cld 
    rep movsb

    ;设置中断向量表
    mov ax,0 
    mov es,ax 
    mov word ptr es:[7ch*4], 200h       ;例程偏移地址
    mov word ptr es:[7ch*4+2], 0        ;段地址

    mov ax,4c00h 
    int 21h

;参数：(ah)=功能号
;说明：0清屏, 1设置前景色, 2设置背景色, 3向上滚动一行
setscreen:
    jmp short set 
    table dw sub1,sub2,sub3,sub4
    set:
        push bx 

        cmp ah,3 
        ja sret 
        mov bl,ah 
        mov bh,0 
        add bx,bx   ;根据功能号，计算在table中的偏移
        call word ptr table[bx]
    sret:
        pop bx 
        ret
        
sub1:
    push bx 
    push cx 
    push es 
    mov bx,0b800h
    mov es,bx 
    mov bx,0  
    mov cx,2000
    sub1s:
        mov byte ptr es:[bx],' '
        add bx,2 
        loop sub1s  
    pop es 
    pop cx 
    pop bx 
    ret 

sub2:
    push bx 
    push cx 
    push es 

    mov bx,0b800h
    mov es,bx 
    mov bx,1 
    mov cx,2000 
    sub2s:
        and byte ptr es:[bx],11111000b 
        or es:[bx],al 
        add bx,2 
        loop sub2s 
    pop es
    pop cx 
    pop bx 
    ret 

sub3:
    push bx 
    push cx 
    push es 
    mov cl,4 
    shl al,cl 
    mov bx,0b800h 
    mov es,bx 
    mov bx,1 
    mov cx,2000 
    sub3s:
        and byte ptr es:[bx],10001111b 
        or es:[bx],al 
        add bx,2 
        loop sub3s 
    pop es 
    pop cx 
    pop bx 
    ret 

sub4:
    push cx 
    push si 
    push di 
    push es 
    push ds 

    mov si,0b800h 
    mov es,si 
    mov ds,si 
    mov si,160 
    mov di,0 
    cld 
    mov cx,24 
    sub4s:
        push cx 
        mov cx,160 
        rep movsb 
        pop cx 
        loop sub4s 
    
    mov cx,80 
    mov si,0 
    sub4s1:
        mov byte ptr [160*24+si],' ' 
        add si,2 
        loop sub4s1 
    pop ds 
    pop es 
    pop di 
    pop si 
    pop cx 
    ret 
setscreenend:nop

code ends 
end start 

问题

1. 10_s10_1.asm：运行效果：有些奇怪，第一行会多出同样的字符串，并在短暂延迟后上移消失。而我之前做过的显示程序都没有出现这样的现象，如10_t5.asm。
2. 如果子程序想要使用数据段内存，可不知道父程序是否会使用，如何避免冲突？

想法

1. masm编译得到的.exe文件无法直接在我电脑上点击运行。我可以写一个脚本，自动打开DBox虚拟机，并在其中运行相应的程序吗？
2. 写一个打字游戏？

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