一步步学习汇编系列(6)-从一个简单的程序谈编译，连接，执行，跟踪的原理

一个汇编语言程序从写出到最终执行的简要过程：

   编写--〉编译--〉连接--〉执行

我们通过一个实例来说明，代码如下：

assume cs:codesg

codesg segment

start:mov ax,0123h

      mov bx,0456h

      add ax,bx

      add ax,ax

      mov ax, 4c 00h

      int 21h

codesg ends

end

 

第一步：使用文本编辑器（如Edit、记事本等），用汇编语言编写汇编源程序。源程序的扩展名一般为asm，此处我们保存为1.asm.

 

第二步：下载汇编语言工具MASM7.0，版本大家可以自行选择

 

第三步：使用汇编语言编译程序对源程序文件中的源程序进行编译，产生目标文件；再用连接程序对目标文件进行连接，生成可在操作系统中直接运行的可执行文件。

 

方法如下：进入MASM，点入DOS环境（在运行中输入Command），进入MASM，输入MASM 1.asm(此处假处1.asm在当前目录下，否则需要带盘符),成功后产生1.obj

 

第四步：使用Link 1.obj，产生可执行文件1.exe。可执行文件中包含两部分内容：

程序（从原程序中的汇编指令翻译过来的机器码）和数据（源程序中定义的数据）

相关的描述信息（比如：程序有多大、要占多少内存空间等）

 

第五步：直接执行1.exe即可。

 

现在我们来详细的解说一下上面的程序：

在汇编语言中，包含两种指令，一种是汇编指令，一种是伟指令

   汇编指令

         有对应的机器码的指令，可以被编译为机器指令，最终为CPU所执行。如上代码：

      mov ax,0123h

      mov bx,0456h

      add ax,bx

      add ax,ax

      mov ax, 4c 00h

      int 21h

伪指令：没有对应的机器码的指令，最终不被CPU所执行。谁来执行伪指令呢？

伪指令是由编译器来执行的指令，编译器根据伪指令来进行相关的编译工作。如下代码：

 

    XXX segment

　  XXX ends

　 end

assume

 

其中XXX segment与 XXX ends表示一个段，xxx表示段名，分别对应段开始和结束，一个汇编程序必须至少要有一个段，作用就好像我们在c语言中的main一样，一般一个汇编程序中不止一个段，一个汇编程序是由多个段组成的，这些段被用来存放代码、数据或当作栈空间来使用。

 

n        End 是一个汇编程序的结束标记，编译器在编译汇编程序的过程中，如果碰到了伪指令 end，就结束对源程序的编译。

n        如果程序写完了，要在结尾处加上伪指令end 。否则，编译器在编译程序时，无法知道程序在何处结束。

n        注意：不要搞混了end和ends。

 

n        assume：含义为“假设”。

n        它假设某一段寄存器和程序中的某一个用 segment … ends 定义的段相关联。

通过assume说明这种关联，在需要的情况下 ，编译程序可以将段寄存器和某一个具体的段相联系（这里因为codesg被当作代码段来处理，所以我们需要说明：assume cs:codesg）

 

现在我们来看看编译的过程（如下图）：

 

n        程序返回

n        我们的程序最先以汇编指令的形式存在源程序中，经编译、连接后转变为机器码，存储在可执行文件中，那么，它怎样得到运行呢？（讨论）

n        现在，我们知道，一个程序结束后，将CPU的控制权交还给使它得以运行的程序，我们称这个过程为：程序返回。

n        如何返回呢？为什么要返回呢，看下面的解释：

(1).我们在DOS中直接执行 1.exe 时，是正在运行的command将1.exe中的程序加载入内存。

（2）command设置CPU的CS:IP指向程序的第一条指令（即程序的入口）从而使程序得以运行。

（3）程序运行结束后，返回到command中，CPU继续运行command

 

上面的程序解释完毕，现在我们来看看可执行程序是如何装入内存并运行的原理：

n        1.exe的执行过程：

n        （1）我们在提示符“C:\masm”后面输入可执行文件的名字“1”，按Enter键。

   问题4.1

n        （2）1.exe中的程序运行；

n        （3）运行结束，返回，再次显示提示符“C:\masm

 

n        为了观察程序的运行过程 ，我们可以使用Debug。

n        Debug 可以将程序加载入内存，设置CS:IP指向程序的入口，但Debug并不放弃对CPU 的控制，这样，我们就可以使用Debug 的相关命令来单步执行程序 ，查看每条指令指令的执行结果。

 

n            接下来可以用R命令看一下各个寄存器的设置情况：

 

n        可以看到，Debug将程序从可执行文件加载入内存后，cx中存放的是程序的长度。1.exe 中程序的机器码共有15个字节。

n        现在程序已从 1.exe 中装入内存，接下来我们查看一下它的内容，可是我们查看那里的内容呢？

程序被装入内存的什么地方？

我们如何得知？

在DOS系统中.EXE文件中的程序的加载过程如下

 

 

 

 

总结

1.程序加载后，ds中存放着程序所在内存区的段地址，这个内存区的偏移地址为 0 ，则程序所在的内存区的地址为：ds:0；

2.这个内存区的前256 个字节中存放的是PSP，dos用来和程序进行通信。

3.从 256字节处向后的空间存放的是程序。

总结（续）

所以，我们从ds中可以得到PSP的段地址SA，PSP的偏移地址为 0，则物理地址为SA×16+0。因为PSP占256（100H）字节，所以程序的物理地址是：

   SA×16+0+256= SA×16+16×16=（SA+16）×16+0

   可用段地址和偏移地址表示为：SA+10(16的十六进制表示):0。

我们用U命令分析一下结果是否正确：

针对我们的总结一句句分析：

1..程序加载后，ds中存放着程序所在内存区的段地址，此处ds=129e,实际上程序所有的内存区包含两部分，一部分是psp，另一部分是程序，其中cs=129E+10=12AE,刚好与我们的分析是对应的，相关图可表示如下：