x86汇编常见语法(GNU格式)

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1.寄存器

1.1通用寄存器

一个x86-64中央处理器单元包含16个64位的通用寄存器。如下图所示

1.2标志寄存器EFLAGS(32位)

EFLAGS标志寄存器包含有状态标志位，控制标志位及系统标志位。处理器初始化时将其赋值为 0x00000002。

下图描绘了EFLAGS标志寄存器各位的功能，其中的第1、3、5、15以及22~31位保留未使用。由于64位模式不再支持VM和NT标志位，所以处理器不应该再置位这两个标志位。

TIPs：在64位模式中，EFLAGS标志寄存器已从32位扩展为64位，被称作RFLAGS寄存器。其中高32位保留未使用，低32位与EFLAGS相同。

状态标志：

缩写	全称	名称	位置	描述
CF	Carry Flag	进位标志	0	当运算中，最高位产生了进位或者借位，CF位都会置1。可用于检测无符号整数运算结果是否溢出。也可用于多精度运算中。
PF	Parity Flag	奇偶标志	2	用于标记结果低8位中1的个数，如果为偶数， PF位为1，否则为0 。校验经常用于数据传输开始时和结束后的对比，判断传输过程中是否出现错误。
AF	Auxiliary Carry	辅助进位标志	4	辅助进位标志，用来记录运算结果低4位的进、借位情况，即若低半字节有进、借位，AF为1，否则为0。
ZF	Zero Flag	零值标志	6	若计算结果为0，此标志位置1，否则为0。
SF	Sign Flag	符号标志	7	若运算结果为负，则SF位为1，否则为0。
OF	Overflow Flag	溢出标志	11	用来标识计算的结果是否超过了数据类型可以表示的范围，若OF为1，表示有溢出，为0则未溢出。

1.3段寄存器

x86-64架构，拥有6个16位段寄存器（CS、DS、SS、ES、FS和GS）,用于保存16位段选择子。

1.4控制寄存器

intel处理器共拥有6个控制寄存器（CR0、CR1、CR2、CR3、CR4、CR8）,她们有若干标志位。

CR0:

标志位	描述	位置
PE	Protection Enable	0
MP	Monitor coProcessor/Math Present	1
EM	Emulation	2
TS	Task Switched	3
ET	Extention Type	4
NE	Numeric Error	5
WP	Write Protect	16
AM	Alignment Mask	18
NW	Not Writethrough	29
CD	Cache Disable	30
PG	Paging	31

1.5 指令指针寄存器

RIP/EIP寄存器，即指令指针寄存器，有时称为程序计数器。指令指针（RIP/EIP）寄存器包含当前代码段中要执行的下一条指令的地址。

2.指令集

2.1操作数

操作数分为三种类型：

• 立即数，用来表示常数。立即数通过在整数前加一个“$”来表示。
• 寄存器，表示某个寄存器的内容，通过在寄存器名声前加上“%”来表示。
• 内存引用，它会根据计算出来的地址（通常称为有效地址）访问某个内存位置。内存引用的语法：segment:offset(base, index, scale)。

segment 可以是 x86 架构的任意段寄存器。segment 是可选的，如果指定的话，后面要跟上冒号（“:”）来与offset隔离开；如果未指定指定的话，默认为数据段寄存器–%ds。

offset 是一个立即数偏移量，是可选的。

base表示基址寄存器，可以是16个通用寄存器中的任意一个。

index表示变址寄存器，可以是16个通用寄存器中的任意一个。

scale表示比例因子，scale会与index相乘再加上base来表示内存地址。比例因子必须是1、2、4、或者8，若果比例因子未指定，默认为1。

2.2指令后缀

由于是从16位体系结构扩展成32位的，Intel用术语“字（word）”表示16位数据类型。因此，称32位为“双字（double words）”，称64位数为“四字（quad words）”。

汇编代码后缀	大小(字节)
b	1
w	2
l/s/d	4
q	8

2.3数据传送指令

最简单形式的数据传送指令是MOV类。这些指令把数据从源位置复制到目的位置，不做任何变化。

指令	效果	描述
mov s,d	s -> d	传送
movb		传送字节
movw		传送字
movl		传送双字
movq		传送四字
movabsq l,r	l -> r	传送绝对的四字

x86-64加了一条限制，传送指令的两个操作数不能都指向内存位置。大多数情况下，MOV指令只会更新目的操作数指定的那些寄存器字节或内存位置。唯一的例外是movl指令以寄存器作为目的时，它会把该寄存器的高位4字节设置为0。

movabsq指令是处理64位立即数数据的。常规的movq指令只能以表示为32位补码数字的立即数作为源操作数，然后把这个值符号扩展得到64位的值，放到目的位置。movabsq指令能够以任意64位立即数作为源操作数，并且只能以寄存器作为目的。

理解数据传送如何改变目的寄存器：

1   movabsq $0x0011223344556677, %rax   # %rax = 0x0011223344556677
2   movb    $-1, %al                    # %rax = 0x00112233445566FF
3   movw    $-1, %ax                    # %rax = 0x001122334455FFFF
4   movl    $-1, %eax                   # %rax = 0x00000000FFFFFFFF
5   movq    $-1, %rax                   # %rax = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF

2.4 算数和逻辑运算指令

算术运算指令如下

指令	效果	描述
inc D	D+1 → D	加 1
dec D	D-1 → D	减 1
neg D	-D → D	取负
add S, D	D + S → D	加
sub S, D	D - S → D	减
imul S, D	D * S → D	乘

逻辑运算指令如下：

指令	效果	描述
not D	~D → D	逻辑非
or S, D	D | S → D	逻辑或
and S, D	D & S → D	逻辑与
xor S, D	D ^ S → D	逻辑异或

移位运算指令如下：

指令	效果	描述
sal k, D	D << k → D	左移
shl k, D	D << k → D	左移（等同于asl）
sar k, D	D >>_A k → D	算术右移（填充符号位）
shr k, D	D >>_L k → D	逻辑右移（填充0）

2.5cmp 和 test 指令

cmp和test指令只更改ZF标志位。如果运算结果为零，则将ZF位置为1。

指令	基于	描述
CMP S1, S2	S2 - S1	比较
cmpb		比较字节
cmpw		比较字
cmpl		比较双字
cmpq		比较四字
TEST S1, S2	S1 & S2	测试
testb		测试字节
testw		测试字
testl		测试双字
testq		测试四字

2.6跳转指令

无条件跳转指令 jmp，可以是直接跳转，即跳转目标是作为指令一部分编码的；也可以是间接跳转，即跳转目标是从寄存器或内存位置中读取的。

######################### 直接跳转示例 ########################## 
    movq $0, %rax
    jmp .L1                 # 直接跳转
    movq (%rax), %rdx
.L1:
    popq %rdx
    
######################### 间接跳转示例 ########################## 
jmp *%rax       # 用寄存器 %rax 中的值作为跳转目的
jmp *(%rax)     # 以 %rax中的值作为读取地址，从内存中读出跳转目标

有条件跳转指令：

指令	同义指令	跳转条件	描述
je Label	jz	ZF	相等/零
jne Lable	jnz	~ZF	不相等/非零
js Label		SF	负数
jns Label		~SF	非负数
jg Label	jnle	~(SF ^ OF) & ~ZF	大于（有符号 > ）
jge Label	jnl	~(SF ^ OF)	大于等于（有符号 >= ）
jl Label	jnge	SF ^ OF	小于（有符号小于 < ）
jle Label	jng	(SF ^ OF) | ZF	小于等于（有符号 <= ）
ja Label	jnbe	~CF & ~ZF	超过（无符号 > ）
jae Label	jnb	~CF	超过或相等（无符号 >=）
jb Label	jnae	CF	低于（无符号 < ）
jbe Label	jna	CF | ZF	低于或相等（无符号 <=）

3.过程调用

3.1参数传递

x86-64中，最多允许 6 个参数通过寄存器来传递，多出的参数需要通过栈来传递，正如 2.5.1 节描述的那样；传递参数时，参数的顺序与寄存器的关系对应如下：

操作数大小（位）	参数1	参数2	参数3	参数4	参数5	参数6
64	%rdi	%rsi	%rdx	%rcx	%r8	%r9
32	%edi	%esi	%edx	%ecx	%r8d	%r9d
16	%di	%si	%dx	%cx	%r8w	%r9w
8	%dil	%sil	%dl	%cl	%r8b	%r9b

如果一个函数 Q 有 n （n > 6）个整数参数，如果过程 P 调用过程 Q，需要把参数 1 ~ 6复制到对应的寄存器，把参数 7 ~ n放到栈上，而参数 7 位于栈顶。通过栈传递参数时，所有的数据大小都向 8 的倍数对齐。参数到位以后，程序就可以指向 call 指令将控制转移到 Q 了。

3.2返回值

被调用函数返回时，把返回结果放入 %rax中，供调用函数来获取。

3.3寄存器的其他约定

​ 在计算机体系结构中，被调用者保存寄存器（callee-saved registers）和调用者保存寄存器（caller-saved registers）是指在函数调用过程中需要保存和恢复的寄存器状态。
​ 被调用者保存寄存器是由被调用的函数负责保存和恢复的寄存器。这些寄存器保存了在函数中使用的临时值和计算结果。被调用者保存寄存器的内容在函数调用前后必须保持一致，以确保函数调用的正确性。被调用者保存寄存器通常包括一些通用寄存器，如RBP（基址指针）、RBX（基址寄存器）、R12、R13、R14和R15等。

​ 调用者保存寄存器是由调用函数负责保存和恢复的寄存器。这些寄存器保存了在调用函数中需要保留的值。调用者保存寄存器的内容在函数调用前后可能会被修改，因此在调用函数结束后需要恢复为调用前的状态。调用者保存寄存器通常包括一些通用寄存器，如RAX（累加器寄存器）、RCX（计数器寄存器）、RDX（数据寄存器）、RSI（源变址寄存器）和RDI（目的变址寄存器）等

3.4控制转移

过程调用时，通过以下指令来进行调用及返回：

指令	描述
call Label	过程调用
call *Operand	过程调用
ret	从过程调用返回