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4.0 利用子程序与中断 已经掌握了汇编语言?没错,你现在已经可以去破译别人代码中的秘密。然而,我们还有一件重要的东西没有提到,那就是自程序和中断。这两件东西是如此的重要,以至于你的程序几乎不可能离开它们。
4.1 子程序 在高级语言中我们经常要用到子程序。高级语言中,子程序是如此的神奇,我们能够定义和主程序,或其他子程序一样的变量名,而访问不同的变量,并且,还不和程序的其他部分相冲突。
然而遗憾的是,这种“优势”在汇编语言中是不存在的。
汇编语言并不注重如何减轻程序员的负担;相反,汇编语言依赖程序员的良好设计,以期发挥CPU的最佳性能。汇编语言不是结构化的语言,因此,它不提供直接的“局部变量”。如果需要“局部变量”,只能通过堆或栈自行实现。
从这个意义上讲,汇编语言的子程序更像GWBASIC中的GOSUB调用的那些“子程序”。所有的“变量”(本质上,属于进程的内存和寄存器)为整个程序所共享,高级语言编译器所做的,将局部变量放到堆或栈中的操作,只能自行实现。
参数的传递是靠寄存器和堆栈来完成的。高级语言中,子程序(函数、过程,或类似概念的东西)依赖于堆和栈来传递。
让我们来简单地分析一下一般高级语言的子程序的执行过程。无论C、C++、BASIC、Pascal,这一部分基本都是一致的。
调用者将子程序执行完成时应返回的地址、参数压入堆栈 子程序使用BP指针+偏移量对栈中的参数寻址,并取出、完成操作 子程序使用RET或RETF指令返回。此时,CPU将IP置为堆栈中保存的地址,并继续予以执行
毋庸置疑,堆栈在整个过程中发挥着非常重要的作用。不过,本质上对子程序最重要的还是返回地址。如果子程序不知道这个地址,那么系统将会崩溃。
调用子程序的指令是CALL,对应的返回指令是RET。此外,还有一组指令,即ENTER和LEAVE,它们可以帮助进行堆栈的维护。
CALL指令的参数是被调用子程序的地址。使用宏汇编的时候,这通常是一个标号。CALL和RET,以及ENTER和LEAVE配对,可以实现对于堆栈的自动操作,而不需要程序员进行PUSH/POP,以及跳转的操作,从而提高了效率。
作为一个编译器的实现实例,我用Visual C++编译了一段C++程序代码,这段汇编代码是使用特定的编译选项得到的结果,正常的RELEASE代码会比它精简得多。包含源代码的部分反汇编结果如下(取自Visual C++调试器的运行结果,我删除了10条int 3指令,并加上了一些注释,除此之外,没有做任何修改):
1: int myTransform(int nInput){ 00401000 push ebp ; 保护现场原先的EBP指针 00401001 mov ebp,esp 2: return (nInput*2 + 3) % 7; 00401003 mov eax,dword ptr [nInput] ; 取参数 00401006 lea eax,[eax+eax+3] ; LEA比ADD加法更快 0040100A cdq ; DWORD->QWORD(扩展字长) 0040100B mov ecx,7 ; 除数 00401010 idiv eax,ecx ; 除 00401012 mov eax,edx ; 商->eax(eax中保存返回值) 3: } 简明x86汇编语言教程(6) |