Участник:SkudarnovYaroslav/Лекция по ассемблеру за 3 марта

Регистры

Регистры — память процессора.

Регистры общего назначения (в скобках — изначальное предназначение)

  eax (accumulator)
  ebx (base)
  ecx (counter)
  edx (data)
  ebp (stack base pointer)
  esp (stack pointer) трогать нежелательно аккуратно, стек ПЫЩЬ
  esi (source)
  edi (destination)

То, что вторые буквы — первые четыре буквы латинского алфавита — случайность. Это видно в том числе и по тому, что их естественный порядок виден при переносе на стек: eax, edx, ecx, ebx...

Ещё регистры:

  eip (instruction pointer)
  eflags: куча битов, которые означают флаги. пример:
  zf — 1, если последняя операция вернула 0, 1 otherwise
  cf — знак переноса (если результат последней операции не влезает в нужное кол-во битов и один переносится)
  sf — знаковый бит. 0 — полож., 1 — отриц.

На вышеперечисленные флаги влияет результат выполнения ТОЛЬКО арифметических операций, в том числе comp и test.

  df — направление выполнения строковых операций.

Регистры e** 32-битны. На 64-битных системах действует следующие наименования:

[math] \underbrace {\fbox{32 \quad\quad\quad\quad} \overbrace{\fbox{16 \quad\quad} \overbrace{ \underbrace{\fbox{8 \quad}}_{*h} \underbrace{\fbox{8 \quad}}_{*l} }^{*x} }^{e*x} }_{r*x} [/math]

Собственно, этимология названий: буква e (extended) появилась в названиях регистров с 386 процессором и 32-битным режимом работы. h и l пошли от high и low соответственно (старший и младший байты)

Обзор команд

Команды загрузки

  mov register|memory, register|memory|immediate ; записать значение второго операнда в первый, размер данных должен совпадать
  mov al, 5 ; загрузить в al 5
  mov cx, di ; скопировать значение di в cx

  movzx register, register|memory ; копирование значений меньшей разрядности в регистр большей разрядности, недостающие биты заполняются нулями
  movsx register, register|memory ; копирование значений меньшей разрядности в регистр большей разрядности, недостающие биты заполняются знаковым битом

  cmov(cc) register, register|memory ; cc — условие, команда выполняется только если условие верно

  xchg register|memory, register|memory ; обмен значений

  bswap register ; меняет порядок байт в регистре на обратный

Уточнение про порядок байт:

  //little-endian:
  //байты загружаются в память в порядке:
  //0...7...15...31
  //
  //big-endian:
  //31...15...7...0
  //
  //процессоры: x86 — little-endian, при обмене данными по сети — big-endian

Обращаться можно и к памяти:

  mov eax, [ebx] ; загрузка в eax того, что находится по адресу ebx (в C выглядело бы как eax = *ebx)

[] - косвенная адресация. не более одних скобок за раз, ** недопустимы. Может использоваться как для левого, так и правого аргумента mov. В команде может быть не больше одного обращения к памяти.

  mov [eax], [ebx] ; так делать нельзя!

Оперативную память попортить нельзя, она разделена между процессами.

В квадратных скобках при использовании 16-битных регистров можно писать три опциональные части:

  bx   si
     +     +/- offset (16-битное число)
  bp   di

В квадратных скобках при использовании 32-битных регистров позволено писать довольно много разных вещей:

  eax
  ebx   eax
  ecx   ebx   1
  edx   ecx   2 
      + edx *   +/- offset (32-битное число)
  ebp   ebp   4
  esp   edi   8
  edi   esi
  esi

Работа со стеком

  push register|memory|immediate ; положить значение на стек

Сишный псевдокод:

  esp -= sizeof(eax) // минус потому, что стек "растёт вниз", чем он больше, тем на меньшее число указывает esp (и наоборот)
  *esp = eax

Эквивалентный код на ассемблере:

  sub esp, 4
  mov [esp], eax

  pop register|memory ; записать значение верхнего элемента стека в регистр/память

Как это выглядит на ассемблере:

  mov eax, [esp]
  add esp, 4

Стек-пойнтеру (sp) в 16-битном режиме довольно желательно бы быть чётным, в 32-битном — кратным четырём: всё будет работать существенно быстрее. Стек — хорошее быстрое временное хранилище. Не слишком большое (1-2 мб). //malloc и free — системные функции, их можно свободно использовать в любом языке (и в Си, и здесь, и в дельфи)

  pusha(d) ; сохранить в стек все 8 регистров общего назначения
  popa(d) ; вытащить их из стека

(push|pop)ad работают с 32-битными регистрами, (push|pop)a — c 16-битными. При восстановлении не меняется esp (логично, дабы с esp не произошло трешака). //"Вас никто не заставляет делать разумные вещи. Если вы хотите делать безумные вещи, вы можете это делать совершенно свободно!"

• Начало второй лекции. Начало пропущено:*

Арифметические команды

  add eax, ebx ; eax += ebx
  adc eax, ebx ; eax += ebx + CF // CF - флаг переноса
  sub / sbb
  mul / div
  imul / idiv

  mul OP — после этой команды в edx:eax 64 бита — результат умножения eax на OP
  div OP — после этой команды в edx edx:eax / ebx
                            в eax же eds:eax % ebx

как при делении на ноль, так и переполнении при делении вылетает исключение и программу убивает система. последнее может лечиться обнулением edx'а. //в документации указана обработка всего этого в 8- и 16-битных случаях

  imul и idiv — аналогично mul и div, НО: работают со знаковыми числами

кроме того, у imul есть такие формы записи:

  imul ecx, ebx == ecx *= ebx (верхние биты обнуляются)
  imul ecx, ebx, 5 == ecx = ebx * 5

  inc и dec. принимают один операнд, увеличивают (уменьшают) его на один; не трогают флаг переноса

Команда, которая неизвестно для чего изначально нужна.

  lea (load effective adress):

  lea eax, [ebx+ecx] ; фактически, трёхоперандное сложение. eax = abx + ecx

  lea eax, [ebx+ebx*4] ; eax = ebx * 5 (yasm поддерживает запись вида lea eax, [ebx*5], но по стандарту так нельзя)

Как быстрее всего умножить число на 10?

  lea eax, [ebx*5]
  add eax, eax

Команды логики

  and, or, xor, not. Все, кроме not имеют два аргумента.

  xor eax, eax — быстрое обнуление регистра

команда mov anything, 0 имеет смысл, но редко. когда: 1) когда нужно сохранить флаги. логика их меняет 2) когда нужно обнулять память. ксорить память нельзя (её можно указать лишь один раз)

Команды cmp/test аналогичны командам (sub/and). результаты не пишут никуда (!!!), но ставят флаги.

  test eax,eax — самый короткий способ проверить, 0 ли регистр

Команды сдвига

Во всех сдвигах последний сдвигаемый бит идёт в cf

  shr/shl — сишные сдвиги (>>, <<). второй аргумент команды — либо константа, либо cl. деление на степени двойки — самое быстрые, ибо сдвиги, которые гораздо более быстрее, нежели "реальное" деление.
  sar — сдвиг справо со знаком. Сишное >> компилируется в зависимости от "знаковости" переменной в shr/sar. shl, очевидно, == sal.

  shrd/shld принимают три аргумента.
  shrd eax,ebx,3:
  ebx,eax двигаются на 3 вправо (О_О). первые k (где k — третий аргумент) битов того, что указано в первом аргументе == последние k того, что указано во втором.

Команды вращения (о_О)

  rol, ror: тупое вращение по кругу, ничего ниоткуда не берётся, не теряется и не придумывается.
  rcl, rcr:

  rcl:

  cf <- 31...<первый аргумент>...0-^
  |                                |
  v-------------------------------->

Аналогично rol/ror'у, но флаг cf — часть того, что сдвигается (т.о., сдвигаются 33 бита)

Команды передачи управления

  jmp метка (jmp eax)

фактически — mov eip, smth

Так же есть условия, зависящие от флагов:

  j(cc)
  ex.: jz — условный переход, если флаг нуля установлен.
  jnz — переход, если флаг нуля не установлен.
  jc, jnc — аналогично для флага переноса, и так далее... тысячи их!

  ja, jb, jae, jbe, jl, jg, jle, jge (к каждой можно устроить отрицание(
  ja — above (если больше, без знака)
  jb — below (если меньше, без знака)
  jae — above/equal (больше или равно без знака)
  jbe — below/equal (меньше или равно без знака)
  jg  \
  jl  |} — аналогично вышеуказанным,
  jge |} — но с учётом знаков.
  jle /

к каждым командам существуют отрицания. j(n)cc логично, что, например, jb == jnae

те же самые условия используеются в командах условной загрузки (mov(cc))

  call — аналогично jmp, НО.
  call x ~= 
      | push eip
      | mov eip, x
  ret ~= 
      | pop eip
  

У ret есть опциональный параметр — число.

  ret x ~=
      pop eip
      add esp, x ; выкинуть со стека x байт

//пара команд, которые все любят

  nop — Команда, Которая Ничего Не Делает
  ud2 — Команда, Которой Не Существует. Если она выполняется, программа падает с ошибкой. И БУДЕТ ПАДАТЬ. ВСЕГДА. И НЫНЕ. И ПРИСНО. ВО ВЕКИ. ВЕКОВ