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x86 彙編/控制流

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x86 彙編
快速連結: 暫存器 • 移動 • 跳轉 • 計算 • 邏輯 • 重排 • 其他 • FPU

維基百科 在 控制流 上有相關資訊

幾乎所有程式語言都有改變語句執行順序的能力，彙編也不例外。指令指標 (EIP) 暫存器包含要執行的下一條指令的地址。為了改變控制流，程式設計師必須能夠修改 EIP 的值。這就是控制流函式發揮作用的地方。

mov eip, label   ; wrong
jmp label        ; right


比較指令

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test 引用，累加器 GAS 語法
test 累加器，引用 Intel 語法


對 累加器 和 引用 進行按位邏輯 and 操作，我們將結果稱為 commonBits，並根據 commonBits 設定 ZF（零）、SF（符號）和 PF（奇偶校驗）標誌。然後丟棄 CommonBits。


運算元

引用

  • 暫存器
  • 立即數

累加器

  • 暫存器（如果 引用 是立即數，則可以對 AL/AX/EAX 進行特殊編碼）
  • 記憶體

修改後的標誌

  • SF ≔ MostSignificantBit(commonBits)
  • ZF ≔ (commonBits = 0)，因此設定 ZF 意味著 累加器 和 引用 沒有共同的設定位
  • PF ≔ BitWiseXorNor(commonBits[Max-1:0])，因此當且僅當 commonBits[Max-1:0] 具有偶數個 1 位時，PF 設定為 1
  • CF ≔ 0
  • OF ≔ 0
  • AF 未定義

應用

  • 將同一個暫存器傳遞兩次：test rax, rax
    • SF 成為 rax 的符號，這是一個簡單的非負性測試
    • 如果 rax 為零，則設定 ZF
    • 如果 rax 具有偶數個設定位，則設定 PF


cmp 被減數，減數 GAS 語法
cmp 減數，被減數 Intel 語法


在 被減數 和 減數 之間執行比較操作。比較操作透過從 被減數 中減去 減數（稱為 差）來執行。然後丟棄 差。如果 減數 是一個立即數，它將被符號擴充套件到 被減數 的長度。EFLAGS 暫存器以與 sub 指令相同的方式設定。

請注意，GAS/AT&T 語法可能相當令人困惑，例如 cmp $0, %rax 後跟 jl branch 將分支到 %rax < 0（而不是像運算元順序可能預期的那樣相反）。


運算元

被減數

  • AL/AX/EAX（僅當 減數 是立即數時）
  • 暫存器
  • 記憶體

減數

  • 暫存器
  • 立即數
  • 記憶體


修改後的標誌

  • SF ≔ MostSignificantBit(difference)，因此未設定 SF 意味著 difference 為非負（被減數 ≥ 減數 [注意：帶符號比較]）
  • ZF ≔ (difference = 0)
  • PF ≔ BitWiseXorNor(difference[Max-1:0])
  • CF、OF 和 AF

跳轉指令

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跳轉指令允許程式設計師（間接）設定 EIP 暫存器的值。作為引數傳遞的位置通常是一個標籤。跳轉後執行的第一條指令是緊隨標籤之後的指令。除了 jmp 之外，所有跳轉指令都是條件跳轉，這意味著只有在條件為真時才會改變程式流。這些指令通常在比較指令（見上文）之後使用，但由於許多其他指令也設定標誌，因此此順序不是必需的。

有關標誌及其含義的更多資訊，請參見章節“X86 架構”，§ “EFLAGS 暫存器”。

無條件跳轉

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jmp loc

用指定的地址載入 EIP（即，執行的下一條指令是 jmp 指定的指令）。

如果相等則跳轉

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je loc

ZF = 1

如果先前 cmp 指令的運算元相等，則用指定的地址載入 EIP。je 與 jz 相同。例如

mov ecx, $5
mov edx, $5
cmp ecx, edx
je equal
; if it did not jump to the label equal,
; then this means ecx and edx are not equal.
equal:
; if it jumped here, then this means ecx and edx are equal

如果不相等則跳轉

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jne loc

ZF = 0

如果先前 cmp 指令的運算元不相等，則用指定的地址載入 EIP。jne 與 jnz 相同

如果大於則跳轉

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jg loc

SF = OF 且 ZF = 0

如果先前 cmp 指令的 被減數 大於第二個（執行帶符號比較），則用指定的地址載入 EIP。

如果大於或等於則跳轉

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jge loc

SF = OF 或 ZF = 1

如果先前 cmp 指令的 被減數 大於或等於 減數（執行帶符號比較），則用指定的地址載入 EIP。

如果高於（無符號比較）則跳轉

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ja loc

CF = 0 且 ZF = 0

如果先前 cmp 指令的 被減數 大於 減數，則用指定的地址載入 EIP。ja 與 jg 相同，只是它執行無符號比較。

這意味著，以下程式碼段始終跳轉（除非 rbx 也為 -1），因為負一在二進位制補碼中表示為所有位都設定。

mov rax, -1 // rax := -1
cmp rax, rbx
ja loc

將所有位都設定為 1（不將任何位視為符號）的值為 2ⁿ-1（其中 n 是暫存器的長度）。這是暫存器可以儲存的最大無符號值。

如果高於或等於（無符號比較）則跳轉

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jae loc

CF = 0 或 ZF = 1

如果之前 `cmp` 指令的 `被減數` 大於或等於 `減數`，則將 `EIP` 載入到指定地址。`jae` 與 `jge` 相同，區別在於它執行無符號比較。

小於則跳轉

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jl loc

`jl` 所需的條件是 `SF` ≠ `OF`。如果滿足該條件，則將 `EIP` 載入到指定地址。因此，`SF` 或 `OF` 可以設定，但不能同時設定以滿足該條件。如果以 `sub`（基本上等同於 `cmp`）指令為例，我們有

`被減數` - `減數`

關於 `sub` 和 `cmp`，有幾種情況滿足該條件

  1. `被減數` < `減數` 且操作沒有溢位
  2. `被減數` > `減數` 且操作溢位


在第一種情況下，`SF` 將被設定，但 `OF` 不會被設定；在第二種情況下，`OF` 將被設定，但 `SF` 不會被設定，因為溢位會將最高有效位重置為零，從而阻止 `SF` 被設定。`SF` ≠ `OF` 條件避免了以下情況

  1. `被減數` > `減數` 且操作沒有溢位
  2. `被減數` < `減數` 且操作溢位
  3. `被減數` = `減數`

在第一種情況下，`SF` 和 `OF` 都不設定；在第二種情況下，`OF` 將被設定，`SF` 也將被設定，因為溢位會將最高有效位重置為 1；在最後一種情況下，`SF` 和 `OF` 都不設定。

小於或等於則跳轉

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jle loc

`SF` ≠ `OF` 或 `ZF = 1`。

如果之前 `cmp` 指令的 `被減數` 小於或等於 `減數`，則將 `EIP` 載入到指定地址。有關條件的更詳細說明，請參閱`jl` 部分。

小於則跳轉（無符號比較）

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jb loc

CF = 1

如果之前 CMP 指令的第一個運算元小於第二個運算元，則將 EIP 載入到指定地址。`jb` 與 `jl` 相同，區別在於它執行無符號比較。

mov rax, 0   ; rax ≔ 0
cmp rax, rbx ; rax ≟ rbx
jb loc       ; always jumps, unless rbx is also 0

小於或等於則跳轉（無符號比較）

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jbe loc

CF = 1 或 ZF = 1

如果之前 `cmp` 指令的 `被減數` 小於或等於 `減數`，則將 `EIP` 載入到指定地址。`jbe` 與 `jle` 相同，區別在於它執行無符號比較。

等於零則跳轉

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jz loc

ZF = 1

如果之前算術表示式的零位被設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。`jz` 與 `je` 相同。

不等於零則跳轉

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jnz loc

ZF = 0

如果之前算術表示式的零位未設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。`jnz` 與 `jne` 相同。

符號位被設定則跳轉

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js loc

SF = 1

如果之前算術表示式的符號位被設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

符號位未被設定則跳轉

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jns loc

SF = 0

如果之前算術表示式的符號位未設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

進位標誌被設定則跳轉

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jc loc

CF = 1

如果之前算術表示式的進位標誌被設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

進位標誌未被設定則跳轉

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jnc loc

CF = 0

如果之前算術表示式的進位標誌未設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

溢位標誌被設定則跳轉

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jo loc

OF = 1

如果之前算術表示式的溢位標誌被設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

溢位標誌未被設定則跳轉

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jno loc

OF = 0

如果之前算術表示式的溢位標誌未設定，則將 `EIP` 載入到指定地址。

計數器暫存器等於零則跳轉

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jcxz loc

CX = 0

jecxz loc

ECX = 0

jrcxz loc

RCX = 0

如果計數器暫存器為零，則將 `EIP` 載入到指定地址。

應用

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  • 該指令的存在使得計數器暫存器特別適合儲存（高階語言）指標：在大多數程式語言中，“空指標”（無效指標）由數字值 0 實現。通常，您不想取消引用這樣的空指標，因為結果將是錯誤的，甚至會導致 GPF。透過使用 jecx 跳轉到一些處理此錯誤的程式碼，您可以在嘗試取消引用指標值之前避免陷入這種狀況。您不需要額外的 test ecx, ecx。
  • 如果您使用 loop 指令實現迴圈，但請求的迭代次數可能為零，您可能希望在迴圈主體之前插入 jecx。否則，loop 將遞減零，從而最終執行 232 次迭代。

函式呼叫

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call proc

將 `call` 呼叫後面的指令地址（即通常是原始碼中的下一行）壓入堆疊頂部，然後跳轉到指定位置。這主要用於子例程。

ret [val]

將堆疊上的下一個值彈出到 `EIP` 中，然後從堆疊中彈出指定數量的位元組。如果未提供 `val`，則該指令在返回後不會從堆疊中彈出任何值。

迴圈指令

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loop arg

loop 指令遞減 ECX 並跳轉到 arg 指定的地址，除非遞減 ECX 使其值變為零。例如

	mov ecx, 5 ; ecx ≔ 5
head:
	; the code here would be executed 5 times
	loop head

loop 不設定任何標誌。

loopcc arg

這些迴圈指令遞減 ECX 並跳轉到 arg 指定的地址，如果它們的條件滿足（即，特定的標誌被設定），除非遞減 ECX 使其值變為零。

  • loope 如果相等則迴圈
  • loopne 如果不相等則迴圈
  • loopnz 如果不為零則迴圈
  • loopz 如果為零則迴圈

這樣，只有測試非零 ECX 可以與測試 ZF 相結合。其他標誌不能被測試，比如沒有 loopnc “當 ECX ≠ 0 且 CF 未設定時迴圈”。

進入和離開

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enter arg

enter 在堆疊上分配指定的空間建立堆疊幀。

leave

leave 銷燬當前堆疊幀，並恢復之前的幀。使用英特爾語法，這等效於

mov esp, ebp ; esp ≔ ebp
pop ebp

這將使 EBP 和 ESP 設定為函式序言開始之前各自的值，從而逆轉序言期間對堆疊進行的任何修改。

其他控制指令

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hlt

停止處理器。執行將在處理下一個硬體中斷後恢復，除非 IF 被清除。

nop

無操作。此指令不執行任何操作，但在處理器中浪費（一個）指令週期。

此指令通常表示為 xchg 操作，運算元為 EAX 和 EAX（一個沒有副作用的操作），因為沒有指定的操作碼用於不執行任何操作。這只是一個順便提及，這樣你不會與反彙編程式碼混淆。

lock

在下一條指令上斷言 #LOCK 字首。

wait

等待 FPU 完成其最後一個計算。

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