匯編語(yǔ)言之轉(zhuǎn)移指令和原理

1、引言

可以修改IP，或同時(shí)修改CS和IP的指令統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)移指令。概括地講，轉(zhuǎn)移指令就是可以控制CPU執(zhí)行內(nèi)存

中某處代碼的指令。

8086CPU的轉(zhuǎn)移行為有以下幾類：

1. 同時(shí)修改CS和IP時(shí)，稱為段間轉(zhuǎn)移，比如：jmp 100:2a7。

2. 只修改IP時(shí)，稱為段內(nèi)轉(zhuǎn)移，比如：jmp ax。

由于轉(zhuǎn)移指令對(duì)IP的修改范圍不同，段內(nèi)轉(zhuǎn)移又分為“短轉(zhuǎn)移”和“近轉(zhuǎn)移”。

3. 段內(nèi)短轉(zhuǎn)移IP的修改范圍為-128~127。

4. 段內(nèi)近轉(zhuǎn)移IP的修改范圍為-32768~32767。

8086CPU的轉(zhuǎn)移指令分為以下幾類：

1. 無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（比如：jmp）

2. 條件轉(zhuǎn)移指令

3. 循環(huán)指令

4. 過(guò)程

5. 中斷

這些轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移的前提條件可能不同，但轉(zhuǎn)移的基本原理是相同的，我們?cè)谶@一章主要通過(guò)深入學(xué)習(xí)無(wú)條件

轉(zhuǎn)移指令jmp來(lái)理解CPU執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令的基本原理。
2、 jmp指令

Jmp為無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，可以只修改IP，也可以同時(shí)修改CS和IP。

Jmp指令要給出兩種信息：

1. 轉(zhuǎn)移的目的地址。

2. 轉(zhuǎn)移的距離（段間轉(zhuǎn)移、段內(nèi)短轉(zhuǎn)移、段內(nèi)近轉(zhuǎn)移）。

不同的給出目的地址的方法，和不同的轉(zhuǎn)移位置，對(duì)應(yīng)有不同格式的jmp指令，下面的幾節(jié)內(nèi)容中，我們以

給出目的地址的不同方法為主線，講解jmp指令的主要應(yīng)用格式和CPU執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令的基本原理。
3、 依據(jù)位移進(jìn)行轉(zhuǎn)移的jmp指令

Jmp short 標(biāo)號(hào)（轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)處執(zhí)行指令）。

這種格式的jmp指令，實(shí)現(xiàn)的是段內(nèi)短轉(zhuǎn)移，它對(duì)IP的修改范圍為-128~127，也就是說(shuō)，它向前轉(zhuǎn)移時(shí)可以

最多越過(guò)128個(gè)字節(jié)，向后轉(zhuǎn)移可以最多越過(guò)127個(gè)字節(jié)。Jmp指令中的“short”符號(hào)，說(shuō)明指令進(jìn)行的是短

轉(zhuǎn)移，jmp指令中的“標(biāo)號(hào)”是代碼段中的標(biāo)號(hào)，指明了指令要轉(zhuǎn)移的目的地，轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行結(jié)束后，CS:IP應(yīng)該

指向標(biāo)號(hào)處的指令。

請(qǐng)看下面一段代碼：

Mov ax, 0

Jmp short s

Add ax, 1

  S:add ax, 2

最下面那條指令中的S就是標(biāo)號(hào)，jmp short s指令執(zhí)行后，CS:IP指向s:add ax, 2，上面那條指令add ax,

1已被跳過(guò)，沒(méi)有被CPU執(zhí)行。

在“jmp short 標(biāo)號(hào)”指令所對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼中，不包含轉(zhuǎn)移的目的地址，而包含的是轉(zhuǎn)移的位移，這個(gè)位移是

編譯器根據(jù)匯編指令中的“標(biāo)號(hào)”計(jì)算出來(lái)的，具體的計(jì)算方法如下圖所示：

上圖中，標(biāo)號(hào)處的指令s0:inc bx的偏移地址為6，指令jmp s0后的第一個(gè)字節(jié)的偏移地址為3，位移量就是

6－3=3。

標(biāo)號(hào)處的指令s:inc ax的偏移地址為0，指令jmp s下的第一個(gè)字節(jié)的偏移地址為9，位移量就是0－9=﹣9。

“Jmp short 標(biāo)號(hào)”的功能為：IP=IP＋8位位移：

1.8位位移=標(biāo)號(hào)處的地址－jmp指令后的第一個(gè)字節(jié)的地址。

2.short指明此處的位移為8位位移。

3.8位位移的范圍為﹣128~127，用補(bǔ)碼表示（本教程不講解補(bǔ)碼，若你想了解，請(qǐng)看相關(guān)書(shū)籍）。

4.8位位移由編譯程序在編譯時(shí)算出。

還有一種和“jmp short 標(biāo)號(hào)”功能相近的指令格式：“jmp near ptr 標(biāo)號(hào)”，它實(shí)現(xiàn)的是段內(nèi)近轉(zhuǎn)移。

“jmp near ptr 標(biāo)號(hào)”的功能為：IP=IP＋16位位移。

1.16位位移=標(biāo)號(hào)處的地址－jmp指令后的第一個(gè)字節(jié)的地址。

2.near ptr指明此處的位移為16位位移，進(jìn)行的是段內(nèi)近轉(zhuǎn)移。

3.16位位移的范圍為﹣32768~32767，用補(bǔ)碼表示。

4.16位位移由編譯程序在編譯時(shí)算出。

style="text-align:center;">


上圖中，標(biāo)號(hào)處的指令s0:inc bx的偏移地址為6，指令jmp s0后的第一個(gè)字節(jié)的偏移地址為3，位移量就是
6－3=3。
標(biāo)號(hào)處的指令s:inc ax的偏移地址為0，指令jmp s下的第一個(gè)字節(jié)的偏移地址為9，位移量就是0－9=﹣9。
“Jmp short 標(biāo)號(hào)”的功能為：IP=IP＋8位位移：
1.8位位移=標(biāo)號(hào)處的地址－jmp指令后的第一個(gè)字節(jié)的地址。
2.short指明此處的位移為8位位移。
3.8位位移的范圍為﹣128~127，用補(bǔ)碼表示（本教程不講解補(bǔ)碼，若你想了解，請(qǐng)看相關(guān)書(shū)籍）。
4.8位位移由編譯程序在編譯時(shí)算出。
還有一種和“jmp short 標(biāo)號(hào)”功能相近的指令格式：“jmp near ptr 標(biāo)號(hào)”，它實(shí)現(xiàn)的是段內(nèi)近轉(zhuǎn)移。
“jmp near ptr 標(biāo)號(hào)”的功能為：IP=IP＋16位位移。
1.16位位移=標(biāo)號(hào)處的地址－jmp指令后的第一個(gè)字節(jié)的地址。
2.near ptr指明此處的位移為16位位移，進(jìn)行的是段內(nèi)近轉(zhuǎn)移。
3.16位位移的范圍為﹣32768~32767，用補(bǔ)碼表示。
4.16位位移由編譯程序在編譯時(shí)算出。
 
 
4、 轉(zhuǎn)移地址在指令中或寄存器中的jmp指令
“Jmp far ptr 標(biāo)號(hào)”實(shí)現(xiàn)的是段間轉(zhuǎn)移（又稱為遠(yuǎn)轉(zhuǎn)移），功能如下：
CS=標(biāo)號(hào)所在段的段地址，IP=標(biāo)號(hào)在段中的偏移地址；
“Far ptr”指明了指令用標(biāo)號(hào)的段地址和偏移地址修改CS和IP。
在“jmp far ptr 標(biāo)號(hào)”指令所對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼中，包含轉(zhuǎn)移目的地的地址。
 
轉(zhuǎn)移的目的地在寄存器中的jmp指令，指令格式為：
Jmp 16位通用寄存器。
功能：IP=16位通用寄存器
這種指令我們?cè)谇懊娴膬?nèi)容（參見(jiàn)2.6節(jié)）中已經(jīng)講過(guò)，這里就不再詳述。
 
 
5、轉(zhuǎn)移地址在內(nèi)存中的jmp指令
轉(zhuǎn)移地址在內(nèi)存中的jmp指令有兩種格式：
1. “jmp word ptr 內(nèi)存單元地址”（段內(nèi)轉(zhuǎn)移）。
功能：從內(nèi)存單元地址處開(kāi)始存放著一個(gè)字，是轉(zhuǎn)移的目的偏移地址。內(nèi)存單元地址可用尋址方式的任一格式
給出，比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov DS:[200], ax
Jmp word ptr DS:[200]
執(zhí)行后，IP=123H
又比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov [bx], ax
Jmp word ptr [bx]
執(zhí)行后，IP=123H
2. “jmp dword ptr 內(nèi)存單元地址”（段間轉(zhuǎn)移）。
功能：從內(nèi)存單元地址處開(kāi)始存放著兩個(gè)字，高地址處的字是轉(zhuǎn)移的目的段地址，低地址處的字是轉(zhuǎn)移的目的
偏移地址。
CS=內(nèi)存單元地址＋2
IP=內(nèi)存單元地址
內(nèi)存單元地址可用尋址方式的任一格式給出。比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov DS:[200], ax
Mov word ptr DS:[202], 100
Jmp dword ptr DS:[200]
執(zhí)行后，CS=100H，IP=123H，CS:IP指向100:123。
又比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov [bx], ax
Mov word ptr [bx＋2], 100
Jmp dword ptr [bx]
執(zhí)行后，CS=100H，IP=123H，CS:IP指向100:123。
在上面的指令中，我們接觸到了一個(gè)新的符號(hào)“dword”，它表示什么意思呢？前面我們已學(xué)過(guò)，Byte表示字
節(jié)，word表示字，dword則表示雙字。
 
6 、CALL指令
Call和ret指令都是轉(zhuǎn)移指令，它們都修改IP，或同時(shí)修改CS和IP，它們經(jīng)常被共同用來(lái)實(shí)現(xiàn)子程序的設(shè)
計(jì)。這兩節(jié)，我們講解call和ret指令的原理。
CPU執(zhí)行call指令時(shí)，進(jìn)行兩步操作：1.將當(dāng)前的IP或CS和IP壓入棧中。2.轉(zhuǎn)移。
Call指令不能實(shí)現(xiàn)短轉(zhuǎn)移，除此之外，call指令實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移的方法和jmp指令的原理相同，下面我們以給出轉(zhuǎn)
移目的地址的不同方法為主線，講解call指令的主要應(yīng)用格式。
1. 依據(jù)位移進(jìn)行轉(zhuǎn)移的call指令。
Call 標(biāo)號(hào)（將當(dāng)前的IP壓入棧后，轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)處執(zhí)行指令）。指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：
Push IP
Jmp near ptr 標(biāo)號(hào)
2. 轉(zhuǎn)移地址在指令中的call指令。
Call far ptr 標(biāo)號(hào)（實(shí)現(xiàn)的是段間轉(zhuǎn)移）。
指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：
Push CS
Push IP
Jmp far ptr 標(biāo)號(hào)
3. 轉(zhuǎn)移地址在寄存器中的call指令。
指令格式：call 16位通用寄存器
指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：
Push IP
Jmp 16位通用寄存器
4. 轉(zhuǎn)移地址在內(nèi)存中的call指令。
這種call指令有兩種格式：
格式1：call word ptr 內(nèi)存單元地址
指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：
Push IP
Jmp word ptr 內(nèi)存單元地址
格式2：call dword ptr 內(nèi)存單元地址
指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：
Push CS
Push IP
Jmp dword ptr內(nèi)存單元地址
 
7、 子程序
Ret指令用棧中的數(shù)據(jù)修改IP的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)近轉(zhuǎn)移。Ret指令執(zhí)行時(shí)，進(jìn)行下面兩步操作：
1. IP=（SS×16＋SP）中的數(shù)據(jù)
2. SP=SP＋2
指令執(zhí)行時(shí)，它的功能相當(dāng)于：pop IP
學(xué)習(xí)了call和ret指令，現(xiàn)在來(lái)看一下，如何將它們配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)子程序的機(jī)制。請(qǐng)看下面的一段代碼：
Mov ax, 1
Mov cx, 3
Call s
Mov bx, ax
Mov ax, 4c00H
Int 21H
S:add ax,ax
   Loop s
   Ret
   我們來(lái)分析一下CPU執(zhí)行這一段代碼的過(guò)程。
1. CPU執(zhí)行第一、第二條指令后，CS:IP指向call s。
2. CPU將call s指令的機(jī)器碼讀入，IP指向call s后的指令mov bx, ax。
3. 執(zhí)行call s指令，將當(dāng)前IP值（指令mov bx, ax的偏移地址）壓入棧中，并將IP的值改變?yōu)闃?biāo)號(hào)s處的
偏移地址。
4. CPU從標(biāo)號(hào)s處執(zhí)行指令，直至loop指令循環(huán)完畢。
5. CPU指向并執(zhí)行ret指令，從棧中彈出一個(gè)數(shù)據(jù)（即先前壓入棧中的指令mov bx, ax的偏移地址）送入
IP，則CS:IP指向指令mov bx, ax。
6. CPU執(zhí)行指令mov bx, ax，并向下繼續(xù)執(zhí)行，直到執(zhí)行int 21H后，程序結(jié)束。
上面第3、第5項(xiàng)是重點(diǎn)，它揭示了子程序執(zhí)行完之后，如何讓CPU接著call指令向下執(zhí)行。什么是子程序？
具有一定功能的程序段，我們稱之為子程序。比如，上面的那一段代碼，s:add ax, bx到ret那3條指令就是一個(gè)
簡(jiǎn)單的子程序，它的功能是把a(bǔ)x中的數(shù)值累加3次，累加次數(shù)放在cx中，用循環(huán)指令loop實(shí)現(xiàn)累加。
在需要的時(shí)候，我們用call指令轉(zhuǎn)去執(zhí)行它，執(zhí)行完子程序后，要讓CPU接著call指令向下執(zhí)行，則需要用
到ret指令，call指令轉(zhuǎn)去執(zhí)行子程序之前，call指令后面的指令的地址將被存儲(chǔ)在棧中，在子程序的后面使用ret
指令，用棧中的數(shù)據(jù)設(shè)置IP的值，從而轉(zhuǎn)到call指令后面的代碼處繼續(xù)執(zhí)行。
    在上面那一段代碼中，int 21H和loop這兩條指令可能你看不懂，不過(guò)沒(méi)關(guān)系，不影響討論call和ret指令。
 

 






作者：chen.yu
深信服三年半工作經(jīng)驗(yàn)，目前就職游戲廠商，希望能和大家交流和學(xué)習(xí),
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