這是 x86 匯編連載系列第六篇文章,前五篇文章見文末。
一個小細節
從開始到現在我們接觸到了兩種匯編指令的編寫方式,一種是在 dosbox 上的 debug 模式下通過 debug -a 的方式來編寫,如下圖所示:
這種方式能讓你在 dosbox 中直接編寫匯編代碼,簡單直接,不需要寫偽指令,方便快捷。
還有一種方式需要我們在 dosbox 外部編寫匯編源文件,源文件中的代碼經由 MASM 匯編編譯、LINK 指令鏈接后一種,如下圖所示:
乍一看這兩種方式編寫的匯編源代碼應該都能正確的執行,于是我們分別用兩種不同的方式寫下了
這幾條指令。這三條指令很簡單,我們的目的很明確,我們想把內存地址為 ds:[1], ds[2], ds[3] 的數據分別送入 al,bl,cl 寄存器。下面我們執行一下:
使用 debug 方式的截圖如下:
如圖所示,在使用 debug 方式中,"[ ]" 內的指令會被直接當做內存地址進行 mov。
使用 masm 編譯器方式的截圖如下:
如圖所示,當我們使用 MASM 進行編譯和鏈接后,[ ] 號中的 1 會被直接編譯為數值 01,而不是 [1] 這個內存地址。這個是編譯規定,大家要記住這個細節。
也就是說,誠如 [idata] 這種形式,debug 和 masm 匯編器對其有不同的解釋,debug 認為 [1] 中的就是一個內存地址,而 masm 認為 [1] 就是一個 idata 立即數。
話又說回來了,如果我們想在匯編源文件中表示內存地址,該怎么辦呢?
這就需要借助一個寄存器了 --- bx。
比如下面這段匯編代碼
首先將 ds 寄存器設置為 2000 ,也就是 ds = 2000h,然后把 0 放入 bx 中,最后的 mov al,[bx] 就會默認從內存地址ds:[0] 處提取數據進行移動。
這樣當然是可以的,不過仍然比較繁瑣,我們不想要每次 mov 內存數據還要經過 bx 中轉,我們想要像 debug 那樣直接 mov ,該怎么做呢?其實也比較簡單,直接顯示指出段寄存器:[內存偏移]即可。
看下面這段匯編代碼:
如果你想要通過 MASM 的方式來取得 ds:[0] 處內存地址的話,就需要顯示指定段寄存器,如果沒有顯示指定的話,默認按照 01 數值來處理。
所以我們可以總結一下上面所探討的內容(基于 MASM 匯編編譯器下)
mov al,[0] :將數值 0 送入 al 寄存器中,(al) = 0。
mov al,ds:[0]:(al) = ((ds) * 16 + 0) , 將內存單元中的數據送入 al 中,段地址為 ds。
mov al,[bx]:(al) = ((ds) * 16 + bx) , 將內存單元的數據送入 al 中,段地址為 ds。
mov al,ds:[bx] :和 mov al,[bx] 含義相同
還可以更為精簡的總結一點:
MASM 匯編編譯器會將 [idata] 編譯為 idata,若想訪問內存地址,則必須顯示指定段地址或者使用 bx 進行中轉。
上面這些內容在本人其他文章中已經涉及到了,不過講的不太細致,這篇文章算是細致的講了下。
段前綴
上面的內容多次提到了一個名詞就是 段,段所表示的其實也是一段內存空間,不過這種劃分的方式是由 CPU 來決定的,內存并不會分為多個段。段的劃分是主要為了 CPU 能夠更方便的尋址,要想尋找段內的每個地址和數據,都需要有兩個概念:段基址和段內偏移。
在匯編語言中,一般通過 [bx] 來給出偏移地址,它的段基礎在 ds 中,ds 是默認的段寄存器。
不過,只有一個 ds 段顯然是無法應對復雜程序的尋址方式的,所以還可能會有多個段,如下所示:
上面列舉了四種不同的段寄存器和尋址方式。
第一條指令把段基址為 ds,偏移地址為 bx 的內存地址的內容送入 ax ,長度為 2 個字節單元,也就是一個字,16 位。
第二條指令把段基址為 cs,偏移地址為 bx 的內存地址的內容送入 ax ,長度為 2 個字節單元,一個字,16 位。
第三條指令把段基址為 ss,偏移地址為 bx 的內存地址的內容送入 ax ,長度為 2 個字節單元,一個字,16 位。
第四條指令把段基址為 es,偏移地址為 bx 的內存地址的內容送入 ax ,長度為 2 個字節單元,一個字,16 位。
由于 ds、cs、ss、es 都是顯示指出的,所以 ds、cs、ss、es 又被稱為段前綴。
一段安全的存儲空間
我們寫出的程序經過編譯連接后,會由操作系統分配內存空間,我們并不知道哪些內存空間是有用的,哪些內存空間是保留的,哪些內存空間是可以使用的,由于有些內存空間存儲著重要的系統數據或代碼,所以我們最好不要隨意的向內存空間寫入數據,這是很危險的,比如下面這幾條指令:
之前為了方便,我們沒有判斷 1000:[0] 這個內存空間有沒有存放重要代碼或數據就將數據寫入其中,這種做法是錯誤的,如果 1000:[0] 處剛好存放著文件系統的起始代碼,那么 mov ds:[0],al 就會將其改寫,引發系統崩潰。
再看一段程序:
我們編寫好代碼后,進行編譯鏈接,debug 這段代碼:
當我們執行完 mov ds:[26h],ax 后,說什么也執行不下去了。
并不是我不想執行了,而是系統不讓我執行了,因為系統死機了。。。。。。大家可以試試。
所以,在不清楚這段內存空間是干什么的時候,最不好要隨意向內存空間寫入數據。由于內存空間是由操作系統直接分配的,所以要想向一段內存空間寫入數據的話,要使用操作系統給我們分配的內存空間。
那么話又說回來了,操作系統給我們分配了哪些空間可以安全的寫入數據呢?
在一般的 PC 機,DOS 方式下,DOS 和其他合法程序一般都不會使用0:200 ~ 0:2ff(00200h ~ 002ffh)這段 256 個字節的空間,可以認為這段內存區域是安全的。
不過為了謹慎起見,我們寫入的時候,最好使用 debug -d 來看一下這段內存區域有沒有存儲數據。
段前綴的使用
考慮一個問題,如何將內存 ffff:0 ~ ffff:b 單元中的數據復制到 0:200 ~ 0:20b 單元中?
需要考慮以下幾點:
0:200 ~ 0:20b 其實就是 200:0 ~ 200:b ,這就是對同一段內存空間的兩種不同的描述。
上面是兩段不同的內存空間,所以需要兩個段基址,通過一個寄存器 dl 來進行中轉,把 ffff:0 ~ ffff:b 地址空間的數據復制到 dl 中,然后把 dl 中的數據再復制到 0:200 ~ 0:20b 中。
一共復制 (b - 0) + 1 = 12 次。
開碼!
從上面代碼可以看到,我們顯示使用了兩種段前綴 ds 和 es ,這就是一個段前綴的使用案例。
我們分別將 0ffffh 和 200h 賦給了 ds 和 es 寄存器,然后設置 cx 循環次數為 12 次,s 是一個偽指令,表示循環的開始處,每個循環中都會把 0ffff:[bx] 中的數據賦值給 dl ,因為這是一個內存地址,所以使用 8 位寄存器就可以接收,然后將 dl 中的數據賦值給 200:[bx] 處,再執行循環。
審核編輯 :李倩
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原文標題:簡單聊聊什么是段
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