王爽《汇编语言》(第三版)实验8解析(超详细）

Posted 2020-12-30 nojacky

题目

分析程序，在运行前思考：这个程序是否能够正确返回？
运行之后再思考：为什么是这种结果？
通过这个程序加深对相关内容的理解。

贴入代码如下：

assueme cs:codesg
codesg segment
        mov ax,4c00h
        int 21h
start:  mov ax,0
    s:  nop
        nop

        mov di,offset s
        mov si,offset s2
        mov ax,cs:[si]
        mov cs:[di],ax

    s0: jmp short s

    s1: mov ax,0
        int 21h
        mov ax,0

    s2: jmp short s1
        nop
codesg ends
end start

分析

由我们之前学到的知识，我们知道这个程序从start标号的字段开始执行。

我们先来看一下程序的执行流程：

 1. start: mov ax,0
 2.   s:  nop  ; nop标号语句，在运行时在代码段中分配一个字节的空间，
 3.       nop  ; 这个字节（空间）的值为90h。
        
        ; 操作符 `offset` 的功能是取得标号的偏移地址。
 4.       mov di,offset s   ; 将 s 的偏移地址存到 di 寄存器中
 5.       mov si,offset s2  ; 将 s2 的偏移地址存到 si 寄存器中
 6.       mov ax,cs:[si]   ; 此行是将cs:[si]内存中的机器码存到ax寄存器中，
                           ; 这个机器码是由编译器将 s2 标号字段中的指令编译而成。
 7.       mov cs:[di],ax  ; 将 ax 中的 s2 标号字段的机器码存放到 s 标号字段中。

 8.   s0: jmp short s  ; 跳转到 s 标号字段处执行代码。

 9.   s:  jmp short s1 ; 根据我们之前的分析, 指令是用相对偏移来表示的
    ; 因此执行的操作并不是真的跳转到 s1 这个标号, 
    ; 而是跳转编译时确定的 该指令到 s1 标号的偏移量。
    ; 所以我们要分析接下来程序的流程的话 , 就必须先编译程序 , 
    ; 通过查看这条指令的机器代码，才知道偏移量是多少。
    ; 然后再根据这个偏移量确定程序下一步应该执行哪里的指令。
    ; 根据下图的编译结果 , 可以发现 , 
    ; jmp short s1 在编译后得到的指令是 : EB F6
    ; 由上可知，偏移量是 :F6 
    ; 偏移量是由 补码 来表示的，由书中 附注二 ，
    ; 我们可以算出 F6对应的有符号十进制数为 -10。
    ; 从这里，我们可以知道，这条指令是将 ip 的值加上 -10。
    ; 那么，我们再看看 ip - 10 指向的地址是哪里呢 ? 
    ; 由下图的编译结果，我们可以知道，
    ; 它指向的刚好就是 code segment 开始的位置.

 10.   mov ax,4c00h
 11.   int 21h      ;看到这两句，大家就知道，程序是可以正常返回了

反编译

注意这里使用 debug 的 u 命令进行反汇编的时候要指定代码段的偏移地址为 0 ，否则 debug 会自动从 start 标号的地方开始反汇编

有时候单纯从 u 0 命令无法查看到jmp short s1这条代码。因为有的命令行工具可能不能够显示过多的代码。 我们可以从上图中找一个参照点，再次运用 u 命令，就可以看到这行代码了。从下图中，我们可以看到，jmp short s1对应的机器代码，正是 EB F6

• jmp short s1的跳转原理分析：

1. codesg segment
        mov ax,4c00h     ; 3字节
        int 21h          ; 2字节
2. start:  mov ax,0         ; 3字节
3.    s:  jmp short s1     ; 2字节   
    ; 上述4条指令总共加起来是10字节，即 10 个单位的偏移量！
    ; 由于 nop 只占一个字节 , 因此
    ; 原来 s 中的两个 nop 被jmp short s1完全替代。
    ; CPU首先读取这条指令到指令缓存器里
    ; 此时的ip为8（由上图可以知道)
    ; 【文末的参考文章中的len(EB F6）解释错误，应为2，此处已更正】
    ; 接下来 , (ip) = (ip) + len(EB F6) = (ip) + 2 = 10 
    ; 然后执行这条指令 , 即为 (ip) = (ip) - 10 = 0
    ; 这样 ip 就回到了 code segment 的起始处
    ; 这样继续执行
4. mov ax,4c00h
5. int 21h
    ; 这样，程序就这样神奇的执行成功啦！！！

总结

运用王爽老师在P179页的话，CPU在执行jmp指令的时候并不需要转移的目的地址,而包含的是转移的位移。这个位移，是编译器根据汇编指令中的“标号”计算出来的。

本博参考了他的文章：
链接：https://www.jianshu.com/p/7e5dfea72b65