X86汇编快速入门
本文翻译自：http://www.cs.virginia.edu/~evans/cs216/guides/x86.html
本片转载自：http://www.cnblogs.com/YukiJohnson/archive/2012/10/27/2741836.html
本文描述基本的32位X86汇编语言的一个子集，其中涉及汇编语言的最核心部分，包括寄存器结构，数据表示，基本的操作指令（包括数据传送指令、逻辑计算指令、算数运算指令），以及函数的调用规则。个人认为：在理解了本文后，基本可以无障碍地阅读绝大部分标准X86汇编程序。当然，更复杂的指令请参阅Intel相关文档。
1 寄存器.
主要寄存器如下图所示：
X86处理器中有8个32位的通用寄存器。由于历史的原因，EAX通常用于计算，ECX通常用于循环变量计数。ESP和EBP有专门用途，ESP指示栈指针(用于指示栈顶位置)，而EBP则是基址指针（用于指示子程序或函数调用的基址指针）。如图中所示，EAX、EBX、ECX和EDX的前两个高位字节和后两个低位字节可以独立使用，其中两位低字节又被独立分为H和L部分，这样做的原因主要是考虑兼容16位的程序，具体兼容匹配细节请查阅相关文献。
应用寄存器时，其名称大小写是不敏感的，如EAX和eax没有区别。
2 内存和寻址模式
2.1声明静态数据区
可以在X86汇编语言中用汇编指令.DATA声明静态数据区（类似于全局变量），数据以单字节、双字节、或双字（4字节）的方式存放，分别用DB,DW, DD指令表示声明内存的长度。在汇编语言中，相邻定义的标签在内存中是连续存放的。
| .DATA | |||
| var | DB 64 | ;声明一个字节，并将数值64放入此字节中 | |
| var2 | DB ? | ; 声明一个为初始化的字节. | |
| DB 10 | ; 声明一个没有label的字节，其值为10. | ||
| X | DW ? | ; 声明一个双字节，未初始化. | |
| Y | DD 30000 | ; 声明一个4字节，其值为30000. |
还可以声明连续的数据和数组，声明数组时使用DUP关键字
| Z | DD 1, 2, 3 | ; Declare three 4-byte values, initialized to 1, 2, and 3. The value of location Z + 8 will be 3. |
| bytes | DB 10 DUP(?) | ; Declare 10 uninitialized bytes starting at location bytes. |
| arr | DD 100 DUP(0) | ; Declare 100 4-byte words starting at location arr, all initialized to 0 |
| str | DB 'hello',0 | ; Declare 6 bytes starting at the address str, initialized to the ASCII character values for hello and the null (0) byte. |
2.2 寻址模式
现代X86处理器具有232字节的寻址空间。在上面的例子中，我们用标签(label)表示内存区域，这些标签在实际汇编时，均被32位的实际地址代替。除了支持这种直接的内存区域描述，X86还提供了一种灵活的内存寻址方式，即利用最多两个32位的寄存器和一个32位的有符号常数相加计算一个内存地址，其中一个寄存器可以左移1、2或3位以表述更大的空间。下面例子是汇编程序中常见的方式
mov eax, [ebx] ; 将ebx值指示的内存地址中的4个字节传送到eax中 mov [var], ebx ; 将ebx的内容传送到var的值指示的内存地址中. mov eax, [esi-4] ; 将esi-4值指示的内存地址中的4个字节传送到eax中 mov [esi+eax], cl ; 将cl的值传送到esi+eax的值指示的内存地址中
mov edx, [esi+4*ebx] ; 将esi+4*ebx值指示的内存中的4个字节传送到edx
下面是违反规则的例子:
| mov eax, [ebx-ecx] | ; 只能用加法 |
| mov [eax+esi+edi], ebx | ; 最多只能有两个寄存器参与运算 |
2.3 长度规定
在声明内存大小时，在汇编语言中，一般用DB，DW，DD均可声明的内存空间大小，这种现实声明能够很好地指导汇编器分配内存空间，但是，对于
mov [ebx], 2
如果没有特殊的标识，则不确定常数2是单字节、双字节，还是双字。对于这种情况，X86提供了三个指示规则标记，分别为BYTE PTR, WORD PTR, and DWORD PTR，如上面例子写成：mov BYTE PTR [ebx], 2， mov WORD PTR [ebx], 2， mov DWORD PTR [ebx], 2，则意思非常清晰。
3 汇编指令
汇编指令通常可以分为数据传送指令、逻辑计算指令和控制流指令。本节将讲述其中最重要的指令，以下标记分别表示寄存器、内存和常数。
| <reg32> | 32位寄存器 (EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, ESP, or EBP) |
| <reg16> | 16位寄存器 (AX, BX, CX, or DX) |
| <reg8> | 8位寄存器(AH, BH, CH, DH, AL, BL, CL, or DL) |
| <reg> | 任何寄存器 |
| <mem> | 内存地址 (e.g., [eax], [var + 4], or dword ptr [eax+ebx]) |
| <con32> | 32为常数 |
| <con16> | 16位常数 |
| <con8> | 8位常数 |
| <con> | 任何8位、16位或32位常数 |
3.1 数据传送指令
mov — Move (Opcodes: 88, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...)
mov指令将第二个操作数（可以是寄存器的内容、内存中的内容或值）复制到第一个操作数（寄存器或内存）。mov不能用于直接从内存复制到内存，其语法如下所示：
mov <reg>,<reg>
mov <reg>,<mem>
mov <mem>,<reg>
mov <reg>,<const>
mov <mem>,<const>
Examples
mov eax, ebx — 将ebx的值拷贝到eax
mov byte ptr [var], 5 — 将5保存找var指示内存中的一个字节中
push— Push stack (Opcodes: FF, 89, 8A, 8B, 8C, 8E, ...)
push指令将操作数压入内存的栈中，栈是程序设计中一种非常重要的数据结构，其主要用于函数调用过程中，其中ESP只是栈顶。在压栈前，首先将ESP值减4（X86栈增长方向与内存地址编号增长方向相反），然后将操作数内容压入ESP指示的位置。其语法如下所示：
push <reg32>
push <mem>
push <con32>
Examples
push eax — 将eax内容压栈
push [var] — 将var指示的4直接内容压栈
pop— Pop stack
pop指令与push指令相反，它执行的是出栈的工作。它首先将ESP指示的地址中的内容出栈，然后将ESP值加4. 其语法如下所示：
pop <reg32>
pop <mem>
Examples
pop edi — pop the top element of the stack into EDI.
pop [ebx] — pop the top element of the stack into memory at the four bytes starting at location EBX.
lea— Load effective address
lea实际上是一个载入有效地址指令，将第二个操作数表示的地址载入到第一个操作数（寄存器）中。其语法如下所示：
Syntax
lea <reg32>,<mem>
Examples
lea eax, [var] — var指示的地址载入eax中.
lea edi, [ebx+4*esi] — ebx+4*esi表示的地址载入到edi中，这实际是上面所说的寻址模式的一种表示方式.
3.2 算术和逻辑指令
add— Integer Addition
add指令将两个操作数相加，且将相加后的结果保存到第一个操作数中。其语法如下所示：
add <reg>,<reg>
add <reg>,<mem>
add <mem>,<reg>
add <reg>,<con>
add <mem>,<con>
Examples
add eax, 10 — EAX ← EAX + 10
add BYTE PTR [var], 10 — 10与var指示的内存中的一个byte的值相加，并将结果保存在var指示的内存中
sub— Integer Subtraction
sub指令指示第一个操作数减去第二个操作数，并将相减后的值保存在第一个操作数，其语法如下所示：
sub <reg>,<reg>
sub <reg>,<mem>
sub <mem>,<reg>
sub <reg>,<con>
sub <mem>,<con>
Examples
sub al, ah — AL ← AL - AH
sub eax, 216 — eax中的值减26，并将计算值保存在eax中
inc, dec— Increment, Decrement
inc,dec分别表示将操作数自加1，自减1，其语法如下所示：
inc <reg>
inc <mem>
dec <reg>
dec <mem>
Examples
dec eax — eax中的值自减1.
inc DWORD PTR [var] — var指示内存中的一个4-byte值自加1
imul— Integer Multiplication
整数相乘指令，它有两种指令格式，一种为两个操作数，将两个操作数的值相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器；第二种格式为三个操作数，其语义为：将第二个和第三个操作数相乘，并将结果保存在第一个操作数中，第一个操作数必须为寄存器。其语法如下所示：
imul <reg32>,<reg32>
imul <reg32>,<mem>
imul <reg32>,<reg32>,<con>
imul <reg32>,<mem>,<con>
Examples
idiv— Integer Division
idiv指令完成整数除法操作，idiv只有一个操作数，此操作数为除数，而被除数则为EDX:EAX中的内容（一个64位的整数），操作的结果有两部分：商和余数，其中商放在eax寄存器中，而余数则放在edx寄存器中。其语法如下所示：
Syntax
idiv <reg32>
idiv <mem>
Examples
and <reg>,<mem>
and <mem>,<reg>
and <reg>,<con>
and <mem>,<con>
or <reg>,<reg>
or <reg>,<mem>
or <mem>,<reg>
or <reg>,<con>
or <mem>,<con>
xor <reg>,<reg>
xor <reg>,<mem>
xor <mem>,<reg>
xor <reg>,<con>
xor <mem>,<con>
Examples
and eax, 0fH — 将eax中的钱28位全部置为0，最后4位保持不变.
xor edx, edx — 设置edx中的内容为0.
not— Bitwise Logical Not
位翻转指令，将操作数中的每一位翻转，即0->1, 1->0。其语法如下所示：
not <reg>
not <mem>
Example
not BYTE PTR [var] — 将var指示的一个字节中的所有位翻转.
neg— Negate
取负指令。语法为：
neg <reg>
neg <mem>
Example
neg eax — EAX → - EAX
shl, shr— Shift Left, Shift Right
位移指令，有两个操作数，第一个操作数表示被操作数，第二个操作数指示位移的数量。其语法如下所示：
shl <reg>,<con8>
shl <mem>,<con8>
shl <reg>,<cl>
shl <mem>,<cl>
shr <reg>,<con8>
shr <mem>,<con8>
shr <reg>,<cl>
shr <mem>,<cl>
Examples
mov esi, [ebp+8]
begin: xor ecx, ecx
mov eax, [esi]
如第二条指令用begin指示，这种标签的方法在某种程度上简化了汇编程序设计，控制流指令通过标签实现程序指令跳转。
jmp — Jump
控制转移到label所指示的地址，（从label中取出执行执行），如下所示：
jmp <label>
Example
jmp begin — Jump to the instruction labeled begin.
jcondition— Conditional Jump
条件转移指令，条件转移指令依据机器状态字中的一些列条件状态转移。机器状态字中包括指示最后一个算数运算结果是否为0，运算结果是否为负数等。机器状态字具体解释请见微机原理、计算机组成等课程。语法如下所示：
je <label> (jump when equal)
jne <label> (jump when not equal)
jz <label> (jump when last result was zero)
jg <label> (jump when greater than)
jge <label> (jump when greater than or equal to)
jl <label> (jump when less than)
jle <label>(jump when less than or equal to)
Example
cmp eax, ebx
jle done , 如果eax中的值小于ebx中的值，跳转到done指示的区域执行，否则，执行下一条指令。
cmp <reg>,<mem>
cmp <mem>,<reg>
cmp <reg>,<con>
Example
cmp DWORD PTR [var], 10
jeq loop,
在X86中，栈增长方向与内存编号增长方向相反。
Caller Rules
调用者规则包括一系列操作，描述如下：
1）在调用子程序之前，调用者应该保存一系列被设计为调用者保存的寄存器的值。调用者保存寄存器有eax，ecx，edx。由于被调用的子程序会修改这些寄存器，所以为了在调用子程序完成之后能正确执行，调用者必须在调用子程序之前将这些寄存器的值入栈。
2）在调用子程序之前，将参数入栈。参数入栈的顺序应该是从最后一个参数开始，如上图中parameter3先入栈。
3）利用call指令调用子程序。这条指令将返回地址放置在参数的上面，并进入子程序的指令执行。（子程序的执行将按照被调用者的规则执行）
当子程序返回时，调用者期望找到子程序保存在eax中的返回地址。为了恢复调用子程序执行之前的状态，调用者应该执行以下操作：
1）清除栈中的参数；
2）将栈中保存的eax值、ecx值以及edx值出栈，恢复eax、ecx、edx的值（当然，如果其它寄存器在调用之前需要保存，也需要完成类似入栈和出栈操作）
Example
如下代码展示了一个调用子程序的调用者应该执行的操作。此汇编程序调用一个具有三个参数的函数_myFunc，其中第一个参数为eax，第二个参数为常数216，第三个参数为var指示的内存中的值。
push [var] ; Push last parameter first push 216 ; Push the second parameter push eax ; Push first parameter last call _myFunc ; Call the function (assume C naming) add esp, 12
在调用返回时，调用者必须清除栈中的相应内容，在上例中，参数占有12个字节，为了消除这些参数，只需将ESP加12即可。
_myFunc的值保存在eax中，ecx和edx中的值也许已经被改变，调用者还必须在调用之前保存在栈中，并在调用结束之后，出栈恢复ecx和edx的值。
被调用者规则
被调用者应该遵循如下规则：
1）将ebp入栈，并将esp中的值拷贝到ebp中，其汇编代码如下：
push ebp
mov ebp, esp
上述代码的目的是保存调用子程序之前的基址指针，基址指针用于寻找栈上的参数和局部变量。当一个子程序开始执行时，基址指针保存栈指针指示子程序的执行。为了在子程序完成之后调用者能正确定位调用者的参数和局部变量，ebp的值需要返回。
2）在栈上为局部变量分配空间。
3）保存callee-saved寄存器的值，callee-saved寄存器包括ebx,edi和esi，将ebx,edi和esi压栈。
4）在上述三个步骤完成之后，子程序开始执行，当子程序返回时，必须完成如下工作：
4.1）将返回的执行结果保存在eax中
4.2）弹出栈中保存的callee-saved寄存器值，恢复callee-saved寄存器的值（ESI和EDI）
4.3）收回局部变量的内存空间。实际处理时，通过改变EBP的值即可：mov esp, ebp。
4.4）通过弹出栈中保存的ebp值恢复调用者的基址寄存器值。
4.5）执行ret指令返回到调用者程序。
After these three actions are performed, the body of the subroutine may proceed. When the subroutine is returns, it must follow these steps:
- Leave the return value in EAX.
Example
.486
.MODEL FLAT
.CODE
PUBLIC _myFunc
_myFunc PROC
; Subroutine Prologue
push ebp ; Save the old base pointer value.
mov ebp, esp ; Set the new base pointer value.
sub esp, 4 ; Make room for one 4-byte local variable.
push edi ; Save the values of registers that the function
push esi ; will modify. This function uses EDI and ESI.
; (no need to save EBX, EBP, or ESP)
; Subroutine Body
mov eax, [ebp+8] ; Move value of parameter 1 into EAX
mov esi, [ebp+12] ; Move value of parameter 2 into ESI
mov edi, [ebp+16] ; Move value of parameter 3 into EDI
mov [ebp-4], edi ; Move EDI into the local variable
add [ebp-4], esi ; Add ESI into the local variable
add eax, [ebp-4] ; Add the contents of the local variable
; into EAX (final result)
; Subroutine Epilogue
pop esi ; Recover register values
pop edi
mov esp, ebp ; Deallocate local variables
pop ebp ; Restore the caller's base pointer value
ret
_myFunc ENDP
END
子程序首先通过入栈的手段保存ebp，分配局部变量，保存寄存器的值。
在子程序体中，参数和局部变量均是通过ebp进行计算。由于参数传递在子程序被调用之前，所以参数总是在ebp指示的地址的下方（在栈中），因此，上例中的第一个参数的地址是ebp+8，第二个参数的地址是ebp+12，第三个参数的地址是ebp+16；而局部变量在ebp指示的地址的上方，所有第一个局部变量的地址是ebp-4，而第二个这是ebp-8.