x86汇编语法基础(转)
本文转载自x86汇编语法基础(gnu格式)，中间针对自己的理解略有修改或注释。在此处做一个备份，一方面为了加深对x86汇编语言的理解，另一方面也方便自己的后续查找，防止文章丢失。
1. 寄存器
1.1 通用寄存器
一个x86-64的中央处理单元（CPU）包含一组16个存储64位值的通用寄存器。这些寄存器用来存储整数数据和指针。下图显示了这16个寄存器。它们的名字都以%r开头，不过后面还跟着不同命名规则的名字，这是由于指令集历史演化造成的。最初的8086中有8个16位的寄存器，即图中的%ax到%bp。每个寄存器都有特殊的用途，它们的名字就反映了这些不同的用途。扩展到IA32架构时，这些寄存器也扩展成32位寄存器，标号从%eax到%ebp。扩招到x86-64后，原来的8个寄存器扩展成64位，标号从%rax到%rbp。除此之外，还增加了8个新的寄存器，它们的标号是按照新的命名规则制定的：从%r8到%r15。
如上图中嵌套的方框表明的，指令可以对这16个寄存器的低位字节中存放的不同大小的数据进行操作。字节级操作可以访问最低的字节，16位操作可以访问最低的2个字节，32位操作可以访问最低的4个字节，而64位操作可以访问整个寄存器。
Tips：当指令以寄存器作为目标时，对于生成小于8字节结果的指令，寄存器中剩下的字节如何处理，有两条规则
生成1字节和2字节数字的指令会保持剩下的字节不变
生成4字节的指令会把高位4字节置为0。
后面这条规则是作为从IA32到x86-64的扩展的一部分而采用的。
1.2 标志寄存器EFLAFS
EFLAGS标志寄存器包含有状态标志位、控制标志位以及系统标志位，处理器在初始化时将EFLAGS标志寄存器赋值为00000002H。
下图描绘了EFLAGS标志寄存器各位的功能，其中的第1、3、5、15以及22~31位保留未使用。由于64位模式不再支持VM和NT标志位，所以处理器不应该再置位这两个标志位。
TIPs：在64位模式中，EFLAGS标志寄存器已从32位扩展为64位，被称作RFLAGS寄存器。其中高32位保留未使用，低32位与EFLAGS相同。
接下来，我们会根据标志位功能将EFLAGS划分位状态标志、方向标志、系统标志和IOPL区域等几部分，并对各部分的标志位功能进行逐一讲解。（请参考Intel官方白皮书Volumn 1的3.4.3节）。
1.2.1 状态标志
EFLAGS标志寄存器的状态标志（位0、2、4、6、7和11）可以反映出汇编指令计算结果的状态，像add、sub、mul、div等汇编指令计算结果的奇偶性、溢出状态、正负值皆可从上述状态找那个反映出来。
下表是这些状态标志的功能描述：
| 缩写 | 全称 | 名称 | 位置 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| CF | Carry Flag | 进位标志 | 0 | 运算中，当数值的最高位产生了进位或者借位，CF位都会置1，否则为0。它可用于检测无符号整数运算结果是否溢出。也可用于多精度运算中 |
| PF | Parity Flag | 奇偶标志 | 2 | 用于标记结果低8位中1的个数，如果为偶数， PF位为1，否则为0 。注意，是最低的那8位，不管操作数是16位，还是32位。奇偶校验经常用于数据传输开始时和结束后的对比，判断传输过程中是否出现错误。 |
| AF | Auxiliary Carry Flag | 辅助进位标志 | 4 | 辅助进位标志，用来记录运算结果低4位的进、借位情况，即若低半字节有进、借位，AF为1，否则为0。 |
| ZF | Zero Flag | 零值标志 | 6 | 若计算结果为0，此标志位置1，否则为0。 |
| SF | Sign Flag | 符号标志 | 7 | 若运算结果为负，则SF位为1，否则为0。 |
| OF | Overflow Flag | 溢出标志 | 11 | 用来标识计算的结果是否超过了数据类型可以表示的范围，若OF为1，表示有溢出，为0则未溢出。专门用于检测有符号整数运算结果是否溢出。 |
这些标志位可反映出三种数据类型的计算结果：无符号整数、有符号整数和BCD整数（Binary-coded decimal integers）。其中CF标志位可反映出无符号整数运算结果的溢出状态；OF标志位可反映出有符号整数（补码表示）运算结果的溢出状态；AF标志位表示BCD整数运算结果的溢出状态；SF标志位反应出有符号整数运算结果的正负值；ZF标志位反映出有符号或无符号整数运算的结果是否为0。
以上这些标志位，只有CF标志位可通过stc、clc和cmc（Complement Carry Flag，计算原CF位的补码）汇编指令更改位值。它也可借助位操作指令（bt、bts、btr和btc指令）将指定位值复制到CF标志位。而且，CF标志位还可在多倍精度整数计算时，结合adc指令（含进位的加法计算）或sbb指令（含借位的减减法）将进位计算或借位计算扩展到下次计算中。
至于状态跳转指令Jcc、状态字节置位指令SETcc、状态循环指令LOOPcc以及状态移动指令CMOVcc，它们可将一个或多个状态标志位作为判断条件，进程分支跳转、字节置位以及循环计数。
1.2.2 方向标志
DF方向标志位（Direction Flag）位于EFLAGS标志寄存器的第 10 位，它控制着字符串指令（诸如movs、cmps、scas、lods、stos等）的操作方向。置位DF标志位可使字符串指令按从高到低的地址方向（自减）操作数据，复位DF标志位可使字符串指令按从低到高的地址方向（自增）操作数据。汇编指令std和cld可用于置位和复位DF方向标志。
1.2.3 系统标志和IOPL区域
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第 8 位为TF位，即Trap Flag，意为陷阱标志位。此位若为1，用于让CPU进入单步运行方式，若为0，则为连续工作的方式。平时我们用的debug程序，在单步调试时，原理上就是让TF位为1。
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第 9 位为IF位，即Interrupt Flag，意为中断标志位。若IF位为1，表示中断开启，CPU可响应外部可屏蔽中断。若为0，表示中断关闭，CPU不再响应来自CPU外部的可屏蔽中断，但CPU内部的异常还是要响应的。
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第 12~13 位为IOPL，即 Input Output Privilege Level，这用在有特权级概念的CPU中。有4个任务特权级，即特权级0~3，故IOPL要占用2位来表示这4种特权级。
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第 14 位为NT，即 Nest Task，意为任务嵌套标志位。8088支持多任务，一个任务就是一个进程。当一个任务中又嵌套调用了另一个任务时，此NT位为1，否则为0。
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第 16 位为RF位，即 Resume Flag，意为恢复标志位。该标志位用于程序调试，指示是否接受调试故障，它需要与调试寄存器一起使用。当RF为1时忽略调试故障，为0时接受。
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第 17 位为VM位，即 Virtual 8086 Model，意为虚拟8086模式。
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第 18 位为AC位，即 Alignment Check / Access Control，意为对齐检查。若AC位为1时，则进行地址对齐检查，位0时不检查。
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第 19 位为VIF位，即 Virtual Interrupt Flag，意为虚拟终端标志位，虚拟模式下的中断标志。
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第 20 位为VIP位，即 Virtual Interrupt Pending Flag，意为虚拟中断挂起标志位。在多任务情况下，为操作系统提供的虚拟中断挂起信息，需要与 VIF 位配合。
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第 21 位为ID位，即 Identification Flag，意为识别标志位。系统经常要判断CPU型号，若ID位为1，表示当前CPU支持CPUID指令，这样便能获取CPU的型号、厂商信息等；若ID位为0，则表示当前CPU不支持CPUID指令。
1.3 段寄存器
x86-64架构，拥有6个16位段寄存器（CS、DS、SS、ES、FS和GS），用于保存16位段选择子。段选择子是一种特殊的指针，用于标识内存中的段。要访问内存中的特定段，该段的段选择子必须存在于相应的段寄存器中。
在平坦内存模型中，段选择子指向线性地址空间的地址0；在分段内存模型中，每个分段寄存器通常加载有不同的段选择子，以便每个分段寄存器指向线性地址空间内的不同分段。
每一个段寄存器表示三种存储类型之一：代码，数据，栈。
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CS寄存器保存了代码段（code segment）选择子。代码段存储的是需要执行的指令，处理器使用CS寄存器内的代码段选择子和RIP/EIP寄存器的内容生成的线性地址来从代码段查询指令。RIP/EIP寄存器存储的是下一条要执行的指令在代码段上的偏移。
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DS、ES、FS和GS寄存器指向了四个数据段（data segment）。
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SS寄存器包含栈段（stack segment）的段选择子，其中存储当前正在执行的程序、任务或处理程序的过程堆栈。
1.4 控制寄存器
目前，Intel处理器共拥有6个控制寄存器（CR0、CR1、CR2、CR3、CR4、CR8），它们有若干个标志位组成，通过这些标志位可以控制处理器的运行模式、开启扩展特性以及记录异常状态等功能。
1.5 指令指针寄存器
RIP/EIP寄存器，即指令指针寄存器，有时称为程序计数器。指令指针（RIP/EIP）寄存器包含当前代码段中要执行的下一条指令的偏移量。
1.6 MSR寄存器组
MSR（Model-Specific Register）寄存器组可提供性能监测、运行轨迹跟踪与调试以及其它处理器功能。在使用MSR寄存器组之前，我们应该通过CPUID.01h:EAX[5]来检测处理器是否支持MSR寄存器组。处理器可以使用RDMSR和WRMSR对MSR寄存器组进行访问，整个访问过程借助ECX寄存器索引寄存器地址，再由EDX:EAX组成的64位寄存器保持访问值。（在处理器支持64位模式下，RCX、RAX和RDX寄存器的高32位将会被忽略）。
2. 指令集
2.1 操作数和指令后缀
2.1.1 操作数
x86指令可以有0到3个操作数，多个操作数之间以逗号（“,”）分隔。对于有两个操作数的指令，第一个是源操作数，第二个是目的操作数，指令的执行结果保存到第二个操作数表示的寄存器或内存地址中。
源数据值可以以常数形式给出，或是从寄存器或内存中读取。结果可以存放在寄存器或内存中。因此，操作数被分为三种类型：
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立即数(immediate): 用来表示常数值。立即数通过在整数前加一个
$来表示。比如，$-577或$0x1F; -
寄存器（register），它表示某个寄存器的内容，通过在寄存器名声前加上
%来表示。比如：%eax或%al； -
内存引用: 它会根据计算出来的地址（通常称为有效地址）访问某个内存位置。内存引用的语法：segment:offset(base, index, scale)。
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segment 可以是 x86 架构的任意段寄存器。segment 是可选的，如果指定的话，后面要跟上冒号（”:”）来与offset隔离开；如果未指定指定的话，默认为数据段寄存器–%ds。
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offset 是一个立即数偏移量，是可选的。
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base表示基址寄存器，可以是16个通用寄存器中的任意一个。
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index表示变址寄存器，可以是16个通用寄存器中的任意一个。
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scale表示比例因子，scale会与index相乘再加上base来表示内存地址。比例因子必须是1、2、4、或者8，若果比例因子未指定，默认为1。
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有效地址被计算为：D[segment]+offset+R[base]+R[index]*scale，其中D[]表示对应段寄存器的数据，R[]表示通用寄存器里的数据。我们用M[addr]来表示内存地址addr。
内存地址操作示例：
指令 说明
-----------------------------------------------------------------------------------------
movl var, %eax 把内存地址M[var]处的数据传送到eax寄存器
movl %cs:var, %eax 把代码段偏移量为var处的内存数据传送到eax寄存器
movl $var, %eax 把立即数var传送到eax寄存器
movl var(%esi), %eax 把内存地址 M[R[%esi] + var] 处的数据传送到eax寄存器
movl (%ebx, %esi, 4), %eax 把内存地址 M[R[%ebx] + R[%esi]*4] 处的数据传送到eax寄存器
movl var(%ebx, %esi, 4), %eax 把内存地址 M[var+R[%ebx] + R[%esi]*4] 处的数据传送到eax寄存器
[参看]
