5 流程转移和子程序

学习笔记
作者: MingXiao

5.1 转移

本质是修改ip和cs的值，改变命令执行的顺序

分类

按行为：段内转移和段间转移

按修改范围：短转移（-128-127）和长转移（-32768-32767）

按指令：

  1. 无条件转移：jmp
  2. 有条件转移：jcxz和jcxnz
  3. 循环指令：loop
  4. 过程
  5. 中断：int

5.2 JMP指令汇总

JMP 标号

标号也就是名称，如s:inc bx，中s为标号

  1. jmp short label，段内短转移，8位，机器码是位移

  2. jmp near ptr label，段内近转移，16位，机器码是位移

  3. jmp far ptr label，段间转移，机器码是label的内存地址CS:IP，按小端存储，ip地址低

    jmp far ptr statr        ;假设start的位置是076A:010B，那么这条的机器码就是EA0B016A07

JMP 寄存器

jmp bx，bx是目标指令的ip地址

JMP 立即数

jmp 00，ip = 00

jmp 00:00，cs = 00, ip = 00

JMP 内存单元

  1. jmp word ptr [address]，段内转移，转到[address]所存储的值的位置
  2. jmp dword ptr [address]，段间转移，CS=2-3[address],IP=0-1[address]，dword是双字，4B

基于位移进行的JMP指令

在机器码中的位移是jmp指令指向的地址 - jmp指令后一条的地址

mov ax, 0		;假设存在076A:0000中
jmp short s		;存在076A:0003中，对应机器码EB05,EB是jmp short的代码，05 = 0A - 05
add ax, 1		;存在076A:0005中
nop				;空指令，占1B，076A:0008
nop				;076A:0009
s:	inc ax		;076A:000A

为什么会是减去后一条？

程序执行流程：

  1. IP指向jmp，jmp指令进入指令缓冲器
  2. IP += last length，指向下一条
  3. jmp执行，IP += （jmp指向 - 目前指向）=（jmp指向 - jmp下一条）

当要加的数值超过限定时，会报错

转移地址在内存中的jmp指令

mov ax, 0123
mov ds:[0], ax
jmp word ptr ds:[0]			;执行后，IP = 0123

内存地址的内容是IP的值

mov ax, 0123
mov ds:[0], ax
jmp dword ptr ds:[0]		;执行后，CS=0000,IP=0123

存放两个字，高字是CS，底字是IP

有条件转移：JCXZ

jcxz label

jmp when cx == zero

当cx寄存器的值为0时，执行jmp指令（对应jcxnz）

机器码是label的地址 - 这条指令的下一条地址（位移），对IP的修改范围是**-128 - 127**

循环转移：LOOP

s:	add ax, ax		;设地址为076A:0006
loop s				;地址为076A:0008，机器码为E2FC
mov ax, 4c00		;地址为076A:000A

FC是-4的补码，表示IP -= 4，LOOP指令的机器码是位移，一般是负的

用位移转移的好处

无论label的位置如何，IP转移的位移是固定的，适用于调用函数指针时动态装载

5.3 OFFSET指令

s:	mov ax, offset s

将s的偏移地址（ip）存入ax中，一定是一个16b寄存器

例：下面是一个将s处的指令复制到s0处的代码

s:	mov ax, bx
mov si, offset s
mov di, offset s0
mov ax, cs:[si]
mov cs:[di], ax
s0:	nop

s0原来是空的

指令也是数据，由机器码形式储存，也可以mov add等，一条mov ax, bx指令长2B，可以用一个16b寄存器存储

5.4 模块化设计程序（函数）

CALL指令

main:
		mov ax, 0123
		call func1
		mov ax, 4c00
		int 21

fun1:
		call func2
		ret
		
fun2:
		mov bx, 2
		ret

call指令的实质是修改IP或IP和CS

CPU执行call的流程：将当前的ip或cs和ip入栈（先入cs后入ip），转移到label处执行

call的机器码是label地址 - call后第一个指令地址，也是位移，范围是-32768 - 32767

类似于jmp near ptr label，用risc-V指令表示为

addi sp, sp, -4
lw cs, 2(sp)		;只有call far ptr有
lw ip, 0(sp)
;jmp near ptr label 这是cisc

同理还有call far ptr，实现段间转移，机器码为目标地址，小端存储，先ip后cs

但是，在执行过程中是CS先入栈，其实都是IP的地址更低

转移地址在寄存器中的call

mov ax, 0123
call ax

相当于

push ip
jmp near ptr ax		;ip = ax

转移地址在内存中的call

mov sp, 10H
mov ax, 0123H
mov ds:[0], ax
call word ptr ds:[0]

执行后，ip=0123H，cs不变，sp=0EH，sp -= 2

mov sp, 10H
mov ax, 0123H
mov ds:[0], ax
mov ds:[2], 0000H
call dword ptr ds:[0]

执行后，ip=0123H, cs=0000H,ip=0CH，高地址是cs，低地址是ip，sp -= 4

返回指令ret/retf

后者就是ret far，搭配call far ptr使用

fun2:
		mov bx, 2
		ret				;相当于	pop ip

fun2:
		mov bx, 2
		retf			;相当于	pop ip, pop cs

在实际过程中，一般要先开辟栈段

assume ss:stack, cs:code
stack segment
		db 8 dup (0)
		db 8 dup (0)
stack ends
code segment
		mov ax, stack
		mov ss, ax
		mov sp, 16

开辟了一个16b的栈段（ss:0000H到ss:0015H）

ret n指令

ret 4等价于

pop ip
add sp, 4

如果函数中使用了某寄存器，在函数的开头要先将原始值入栈，在结束前对这些寄存器出栈

如果不是对寄存器入栈，而是一些数，则可以直接ret n，重新归位SP

mov ax, 1
push ax
mov ax, 3
push ax
call func

func: 	push bp
		mov bp, sp
		;codes
		pop bp
		ret 4		;栈中还有0001H，0003H这四个字节，要归位

5.5 寄存器冲突问题

在处理字符串时，为了能够自动处理而不设置cx = n（循环次数），会在字符串末尾加上一个0

db 'conversation', 0
;格式省略
func:	mov si, 0H
		mov cl, [si]
		mov ch, 0H
		jcxz over
		inc si
		jmp short func
over:	ret

但是这样有一个问题，cx是循环控制的寄存器，这样就不能控制外层循环了

所以在编写的程序中必须对使用到的所有寄存器进行入栈出栈操作

代码修改为

func:	push cx
		push si
func1:	mov si, 0
		mov cl, [si]
		mov ch, 0H
		jcxz over
		inc si
		jmp short func1
over:	pop si
		pop cx
		ret

5.6 标志位寄存器

PSW/FLAGS，是一个东西，程序状态字/标志位寄存器

是一个16bit寄存器，按位起作用，在8086中为

剩下的都是没用的

使用

pushf		;将FLAGS的值压栈
popf		;将栈顶值赋给FLAGS，弹栈

直接对FLAGS进行操作，此外没有办法直接操作

只有运算指令和部分指令的操作结果会对FLAGS产生影响，如add, sub, mul, div, or, and，inc指令不影响CF

大部分传送指令对FLAGS无影响，如mov, push, pop等

ZF，零标志

记录指令的结果是否为零，即zf = (result == 0)

sub ax, ax

执行后ZF = 1

PF，奇偶标志

记录指令的结果的二进制表示的1的个数，pf = (numOf1 == even)

mov ax, 0
add ax, 3

执行后PF = 1

SF，符号标志

将所有结果都视为有符号数，SF = 符号位，即负数为1，正数和0为0

mov ax, 1H
add ax, F000H

执行后SF = 1

如果数据是无符号数，那么SF没有意义，别看就行

CF，进位标志

只有在进行无符号数运算时，记录了结果的MSB向更高位的进位/借位，CF = (有进位/借位)

如果是有符号数运算，也会记录，但是没用，不看这个就行

mov al, 98H
add al, al

执行后CF = 1

Nbit无符号数，其最高位为N-1，注意有第0位

OF，溢出标志

与CF对应，这是仅针对有符号数的，OF = (有溢出)

mov al, 98
add al, 99

执行后OF = 1

5.7 带进/借位的加减法

abc指令是带进位的加法，abc ax, bx实现了ax = ax + bx + CF，用于超过16bit的数的相加

这个例子实现了1EF000H + 201000H

mov ax, 1EH
mov bx, F000H
add bx, 1000H
adc ax, 20H

将后四位给了bx，前四位给了ax

sbb指令是带借位的减法，sbb ax, bx实现了ax = ax - bx - CF

这个例子实现了003E1000H - 00202000H

mov ax, 003EH
mov bx, 1000H
sub bx, 2000H
sbb ax, 0020H

5.8 cmp指令和条件转移指令

cmp是比较指令，相当于减法，但是不保存结果，cmp ax, bx运算ax - bx，但是不对reg造成改变，会改变FLAGS

jxxx指令

没有提到寄存器（cx）的就是只对FLAGS进行判断

  • js，sign符号位，在负数时为1
  • jc，carry进/借位，存在进/借位时为1
  • jp，parity奇偶位，偶数为1
  • jo，overflow溢出位，溢出为1

cmp和条件转移的配合

cmp ah, bh
je s					;je表示ZF=1就执行
add ah, bh
jmp short over
s:		add ah, ah
over:	ret

相当于

if (ah == bh){
	ah += ah;
}
else{
	ah += bh;
}

jxxx不一定配合cmp，可以单独使用，反正都是只看FLAGS的值

5.9 DF标志位和串传送指令

DF是方向标志，DF = 0，每次串操作后si++, di++；DF = 1, si--, di--

设置DF的指令

cld表示将DF clear，DF = 0；std表示将DF set，DF = 1

串传送指令

movsb以字节传送，功能是[es:di]=[ds:si]，注意是es

data segment
	db 'Welcom'
	db 6 dup (0)
data ends

code segment
start:	mov ax, data
		mov ds, ax
		mov si, 0
		mov di, 6
		mov cx, 6
		
		mov es, ax
		cld
s:		movsb
		loop s
		
		mov ax, 4c00H
		int 21H
code ends

end start

movsw以字传送，串操作后di+=2,si+=2

rep指令

根据cx的值，重复执行后面的指令，上面的s指令可以改成

rep movsb


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