基于x86_64汇编语言简单教程6: 变量，常量，与运算

目录

变量

为未初始化的数据分配存储空间

多重初始化

常量

equ指令

％assign 指令

％define指令

算数指令

inc 自增指令

dec指令

ADD和SUB指令

imul/mul和idiv/div

实践：我们来写一个简单的一位数加法器

NASM逻辑指令

AND 指令

OR 指令

XOR 指令

TEST 指令

NOT 指令

实践：测试一个数是技术还是偶数

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变量

我们下面来聊一聊变量这个概念。NASM提供了各种定义指令来为变量保留存储空间。define assembler指令用于分配存储空间。它可以用于保留以及初始化一个或多个字节。

var_name dw 1234, 2345, ...

这就是一个经典的定义变量的方式。当然，dw可以换成这些内容：

指令	目的	储存空间
DB	定义字节	分配1个字节
DW	定义字	分配2个字节
DD	定义双字	分配4个字节
DQ	定义四字	分配8个字节
DT	定义十个字节	分配10个字节

• 字符的每个字节均以十六进制形式存储为其ASCII值。

• 每个十进制值都将自动转换为其等效的16位二进制数，并以十六进制数形式存储。这是在预处理阶段就做好的！

• 处理器使用小尾数字节顺序。

• 负数将转换为其2的补码表示形式。

• 短浮点数和长浮点数分别使用32位或64位表示。

为未初始化的数据分配存储空间

reserve指令用于为未初始化的数据保留空间。reserve指令采用单个操作数，该操作数指定要保留的空间单位数。每个define指令都有一个相关的reserve指令。

指令	目的
RESB	保留一个字节
RESW	保留字
RESD	保留双字
RESQ	保留四字
REST	保留十个字节

多重初始化

TIMES指令允许多次初始化为相同的值。例如，可以使用以下语句定义一个大小为9的标记的数组并将其初始化为零-

marks  TIMES  9  DW  0

常量

NASM提供了几个定义常量的指令。在前面的章节中，我们已经使用过EQU指令。我们将特别讨论三个指令-

• equ

• %assign

• %define

equ指令

equ指令用于定义常量。EQU指令的语法如下-

CONSTANT_NAME EQU expression

TOTAL_STUDENTS equ 50

然后，您可以在代码中使用此常量值，例如

mov  ecx,  TOTAL_STUDENTS 
cmp  eax,  TOTAL_STUDENTS

equ语句的操作数可以是表达式-

LENGTH equ 20
WIDTH  equ 10
AREA   equ length * width

％assign 指令

在％assign 指令可以用来定义数字常量像EQU指令。该指令允许重新定义。例如，您可以将常量TOTAL定义为-

%assign TOTAL 10

在代码的后面，您可以将其重新定义为-

%assign  TOTAL  20

注意 - 指令区分大小写。

％define指令

在 ％define 指令允许定义数值和字符串常量。该指令类似于C中的#define。例如，您可以将常量PTR定义为-

%define PTR [EBP+4]

上面的代码用[EBP + 4]替换了PTR。

该指令还允许重新定义，并且区分大小写。

算数指令

我们知道，存储的数据必须能够被运算，这才有意义。我们下面来看看一些常见的运算指令。

inc 自增指令

inc指令（increase）用于将操作数加1。它对可以在寄存器或内存中的单个操作数起作用。

; 完全等价于 t++, 在C编译器就会翻译成inc指令
inc destination

目标操作数可以是8位，16位或32位操作数。

INC EBX      ;  32-bit 寄存器 自增1
INC DL       ;  8-bit 寄存器 自增1
INC [count]  ;  变量count  自增1

dec指令

dec(decline)指令实际上就是对操作数-1，inc指令类似！

DEC destination

ADD和SUB指令

ADD和SUB指令用于对字节，字和双字大小的二进制数据进行简单的加/减，即分别用于添加或减去8位，16位或32位操作数。ADD和SUB指令具有以下语法

ADD/SUB destination, source

ADD / SUB指令可以发生用在

• 寄存器 -> 寄存器

• 内存 -> 寄存器

• 寄存器 -> 内存

• 寄存器 -> 常量数据

• 内存 -> 常量数据

但是，像其他指令一样，使用ADD / SUB指令也无法进行存储器到存储器的操作。ADD或SUB操作设置或清除溢出和进位标志。也就是说，我们可以直接因此而检查EFLAGS完成一些条件动作。

imul/mul和idiv/div

mul 指令用于无符号整数的乘法，处理时，通常被乘数在 EAX 中，而乘数可以是任何寄存器或内存位置。乘法的结果会存储在 EDX:EAX 中，EAX 保存低32位结果，EDX 保存高32位结果。这种设计是为了处理可能超出32位的乘法结果。例如，若 EAX 存储值 5，EBX 存储值 3，执行 mul ebx 后，EAX 将变为 15，EDX 将为 0，表示没有高位。

imul 指令也用于乘法，但支持有符号整数。与 mul 不同，imul 可以接受一个或两个操作数。如果只有一个操作数，imul 会将该操作数与 EAX 相乘，结果仍然存储在 EDX:EAX 中。如果有两个操作数，第一个操作数通常在 EAX 中，第二个是乘数。例如，如果 EAX 中存储 -5，执行 imul eax, 3 后，EAX 将变为 -15。使用两个操作数时，如果 EAX 是 -5，EBX 是 3，执行 imul ebx 后，EAX 也会变为 -15。

情况	描述
当两个字节相乘时	被乘数在AL寄存器中，而乘数在存储器或另一个寄存器中为一个字节。结果放到AX。乘积的高8位存储在AH中，低8位存储在AL中。
当两个单字值相乘时	被乘数应位于AX寄存器中，并且乘数是内存或其他寄存器中的一个字。例如，对于MUL DX之类的指令，必须将乘数存储在DX中，将被乘数存储在AX中。结果乘积是一个双字，将需要两个寄存器。高阶（最左侧）部分存储在DX中，而低阶（最右侧）部分存储在AX中。
当两个双字值相乘时	当两个双字值相乘时，被乘数应位于EAX中，并且该乘数是存储在存储器或另一个寄存器中的双字值。生成的乘积存储在EDX：EAX寄存器中，即，高32位存储在EDX寄存器中，低32位存储在EAX寄存器中。

在除法方面，div 用于无符号整数的除法。被除数是 EDX:EAX，因此在执行之前，通常需要将 EDX 清零，以避免意外的高位影响。除数可以是寄存器或内存，执行后，商将存储在 EAX 中，余数存储在 EDX 中。例如，如果 EAX 是 15，EBX 是 3，执行 div ebx 后，EAX 将变为 5，而 EDX 将为 0，表示没有余数。

idiv 用于有符号整数的除法，其操作方式与 div 类似，被除数依然是 EDX:EAX。同样，在执行之前，EDX 需要被清零，以确保结果正确。商存储在 EAX 中，余数存储在 EDX 中。如果 EAX 是 -15，而 EBX 是 3，执行 idiv ebx 后，EAX 将变为 -5，EDX 将为 0。idiv 可以处理负数，正确计算出符号。

情况	描述
当除数为1个字节时	假定被除数位于AX寄存器（16位）中。除法后，商进入AL寄存器，其余部分进入AH寄存器。
当除数为1个单字时	假定分红为DX：AX寄存器中的32位长。高位16位在DX中，低位16位在AX中。除法后，16位的商进入AX寄存器，而16位的余数进入DX寄存器。
当除数是双字	假定在EDX：EAX寄存器中分红为64位长。高阶32位在EDX中，低阶32位在EAX中。除法后，32位的商进入EAX寄存器，而32位的余数进入EDX寄存器。

实践：我们来写一个简单的一位数加法器

为了方便起见，我们来尝试写一个一位数的加法器试试看。

> ./result 
Input your first digit:> 1
Input your second digit:> 2
the result is:> 3
>

请写一个程序，完成上面的动作。下面是一些提示：

1. 首先，你需要至多三个变量，两个存储输入，一个存储输出。笔者出于编程效率，选择三个变量！省事！

2. 从键盘获取到的是ASCII字符，你需要做点转换！

3. 输出的时候，记得也需要是ASCII字符，否则你会发现你的控制台啥也没有~

写好了？答案揭晓：

; --------------------------------------------------
;   Program written in 10.20 2024
;   Author:             Charlie chen
;   Functionality:      Make Add for digit! 
; --------------------------------------------------; help announce a typical string
%macro ANNOUNCE_STRING 2%1 db %2%1_LEN equ $ - %1
%endmacro; fast use of common value
%define MY_STDOUT       1
%define MY_SYS_WRITE    4
%define MY_STDIN        0
%define MY_SYS_READ     3; print string in a simple way
%macro PRINT_STRING 2mov edx, %2mov ecx, %1mov ebx, MY_STDOUTmov eax, MY_SYS_WRITEint 0x80
%endmacro%macro EASY_PRINT_STRING 1PRINT_STRING %1, %1_LEN 
%endmacro; exit program
%macro EXIT 0mov ebx, 0mov eax, 1int 0x80
%endmacro; transfer from ascii to value
%macro GAIN_NUMBER 1mov al, [%1]sub al, '0'mov [%1], al
%endmacro; read ascii from console
%macro READ_SINGLE_BYTE_FROM_CONSOLE 1mov edx, 2mov ecx, %1mov ebx, MY_STDINmov eax, MY_SYS_READint 0x80
%endmacro%macro PRINT_SLASH 0mov edx, 1mov ecx, SLASHmov ebx, MY_STDOUTmov eax, MY_SYS_WRITEint 0x80
%endmacrosection .dataANNOUNCE_STRING TELL_INPUT_NUM_1,    "Input your first digit:> "ANNOUNCE_STRING TELL_INPUT_NUM_2,    "Input your second digit:> "ANNOUNCE_STRING RESULT_STR,          "the result is:> "SLASH db 0xAsection .bssnum_1   resb 2  ; other byte for \nnum_2   resb 2  ; other byte for \nresult  resb 1section .textglobal _start
_start:EASY_PRINT_STRING               TELL_INPUT_NUM_1READ_SINGLE_BYTE_FROM_CONSOLE   num_1EASY_PRINT_STRING               TELL_INPUT_NUM_2READ_SINGLE_BYTE_FROM_CONSOLE   num_2GAIN_NUMBER                     num_1GAIN_NUMBER                     num_2mov eax, [num_1]add eax, [num_2]add eax, '0'mov [result], eaxEASY_PRINT_STRING               RESULT_STRPRINT_STRING                    result, 1PRINT_SLASHEXIT

NASM逻辑指令

处理器指令集提供指令AND，OR，XOR，TEST和NOT布尔逻辑，它们根据程序的需要测试，设置和清除位。

指令	格式
AND	AND 操作数1，操作数2
OR	OR 操作数1，操作数2
XOR	XOR 操作数1，操作数2
TEST	TEST 操作数1，操作数2
NOT	NOT 操作数1

在所有情况下，第一个操作数都可以在寄存器或内存中。第二个操作数可以是寄存器/内存，也可以是立即数（常数）。但是，内存到内存操作是不可能的。这些指令比较或匹配操作数的位，并设置CF，OF，PF，SF和ZF标志。

AND 指令

AND 指令用于通过执行按位AND运算来支持逻辑表达式。如果两个操作数的匹配位均为1，则按位AND运算返回1，否则返回0。它可用于清除一个或多个位。例如，假设BL寄存器包含00111010。如果您需要将高阶位清除为零，则将其与0FH进行“与”运算。

AND     BL,   0FH   ; This sets BL to 0000 1010

让我们来看另一个例子。如果要检查给定数字是奇数还是偶数，一个简单的测试将是检查数字的最低有效位。如果为1，则数字为奇数，否则为偶数。

假设数字在AL寄存器中，我们可以写-

and   	al, 01H     ; ANDing with 0000 0001
jz		tell_is_even_number

OR 指令

OR 指令用于通过执行按位或运算来支持逻辑表达式。如果来自任何一个或两个操作数的匹配位为1，则按位OR运算符将返回1。如果两个位均为零，则返回0。

或运算可用于设置一个或多个位。例如，假设AL寄存器包含0011 1010，则需要设置四个低阶位，您可以将其与值0000 1111（即FH）进行或运算。

OR BL, 0FH                   ; This sets BL to  0011 1111

下面的示例演示OR指令。让我们将值5和3分别存储在AL和BL寄存器中，然后是指令，

OR AL, BL

XOR 指令

XOR 指令实现按位XOR运算。当且仅当来自操作数的位不同时，XOR运算将结果位设置为1。如果来自操作数的位相同（均为0或均为1），则将结果位清除为0。将操作数与自身进行XOR会将操作数更改为0。这用于清除寄存器。

XOR     EAX, EAX

TEST 指令

TEST 指令与AND运算的工作原理相同，但与AND指令不同的是，它不会更改第一个操作数。因此，如果我们需要检查寄存器中的数字是偶数还是奇数，我们也可以使用TEST指令执行此操作，而无需更改原始数字。

TEST    AL, 01H
JZ      EVEN_NUMBER

NOT 指令

NOT 指令实现按位NOT运算。NOT操作将操作数中的位取反。操作数可以在寄存器中，也可以在存储器中。

             Operand1:    0101 0011
After NOT -> Operand1:    1010 1100

实践：测试一个数是技术还是偶数

现在，你需要测试一个4位数是技术还是偶数：

charliechen@Charliechen:~/demo/demo9$ ./result 
Input your first digit:> 1234
the result is that the number: 1234 is even

老样子，先写，我给一些提示：

1. 这是超前的：你可以使用jmp跳转到一个标签，我来写一个简单的范例：

   ...
   section .dataANNOUNCE_STRING WORK_FLOW_STR, {"Workflow here!", 0xA}section .textglobal _start
   _RunFlow_here:EASY_PRINT_STRING WORK_FLOW_STRjmp _exit_start:jmp _RunFlow_here
   _exit:EXIT

   charliechen@Charliechen:~/demo/demo9$ ./result 
   Workflow here!

   可以看到我们可以使用jmp指令在标签之间跳转执行，是的，这就是goto的原型！

2. 回到开头，你可以是用test或者是and，然后使用JZ或者是JNZ来完成跳转。

写好了？答案揭晓：

; --------------------------------------------------
;   Program written in 10.20 2024
;   Author:             Charlie chen
;   Functionality:      test if a number is even or odd
; --------------------------------------------------; help announce a typical string
%macro ANNOUNCE_STRING 2%1 db %2%1_LEN equ $ - %1
%endmacro; fast use of common value
%define MY_STDOUT       1
%define MY_SYS_WRITE    4
%define MY_STDIN        0
%define MY_SYS_READ     3; print string in a simple way
%macro PRINT_STRING 2mov edx, %2mov ecx, %1mov ebx, MY_STDOUTmov eax, MY_SYS_WRITEint 0x80
%endmacro%macro EASY_PRINT_STRING 1PRINT_STRING %1, %1_LEN 
%endmacro; exit program
%macro EXIT 0mov ebx, 0mov eax, 1int 0x80
%endmacro; read ascii from console
%macro READ_FROM_CONSOLE 2mov edx, %2mov ecx, %1mov ebx, MY_STDINmov eax, MY_SYS_READint 0x80
%endmacro%define NUM_LIMIT_MAX 5section .dataANNOUNCE_STRING TELL_INPUT_NUM,    "Input your first digit:> "ANNOUNCE_STRING RESULT_STRING,     "the result is that the number: "ANNOUNCE_STRING ODD_STRING,        {" is odd!", 0xA}ANNOUNCE_STRING EVEN_STRING,       {" is even", 0xA}section .bssnum   resb NUM_LIMIT_MAX  ; other byte for \nsection .textglobal _start_tell_is_even:EASY_PRINT_STRING EVEN_STRINGjmp _to_exit_tell_is_odd:EASY_PRINT_STRING ODD_STRINGjmp _to_exit_to_exit:EXIT_start:EASY_PRINT_STRING TELL_INPUT_NUMREAD_FROM_CONSOLE num, NUM_LIMIT_MAXmov eax, dword [num]sub eax, '0'test al, 0x1EASY_PRINT_STRING RESULT_STRINGPRINT_STRING num, 4jz _tell_is_oddjmp _tell_is_even