内存、地址与汇编语言 - 交互式教程

mov eax, ebx       ; 将EBX寄存器的值复制到EAX寄存器
add eax, ecx       ; 将ECX寄存器的值加到EAX寄存器
inc edx            ; 将EDX寄存器的值加1
xchg eax, ebx      ; 交换EAX和EBX寄存器的值
imul eax, ecx      ; 将EAX和ECX相乘，结果存入EAX
xor eax, eax       ; 将EAX清零（比mov eax, 0更高效）

寄存器访问层次

; 32位寄存器EAX及其子寄存器
mov eax, 0x12345678  ; 设置EAX的值
; 此时:
; EAX = 0x12345678 (32位)
; AX  = 0x5678    (低16位)
; AH  = 0x56      (AX的高8位)
; AL  = 0x78      (AX的低8位)

; 修改AL会影响EAX的低8位
mov al, 0xFF        ; AL = 0xFF
; 此时EAX = 0x123456FF

; 修改AH会影响EAX的9-16位
mov ah, 0x00        ; AH = 0x00
; 此时EAX = 0x123400FF

寄存器特殊用途

; 乘法运算的特殊寄存器使用
mov eax, 100       ; 被乘数
mov ebx, 25        ; 乘数
mul ebx               ; EAX * EBX，结果存储在EDX:EAX
; EDX:EAX = 2500 (64位结果)

; 除法运算的特殊寄存器使用
mov edx, 0        ; 清零EDX
mov eax, 2500      ; 被除数的高32位在EDX，低32位在EAX
mov ebx, 25        ; 除数
div ebx               ; EDX:EAX / EBX，商在EAX，余数在EDX
; EAX = 100 (商)
; EDX = 0 (余数)

mov eax, [1234h]    ; 将内存地址1234h处的值加载到EAX寄存器
mov [5678h], ebx    ; 将EBX寄存器的值存储到内存地址5678h
add [9ABCh], 1     ; 将内存地址9ABCh处的值加1
cmp [1234h], 0  ; 比较内存地址1234h处的值与0
inc dword ptr [5678h] ; 将内存地址5678h处的32位值加1

全局变量访问示例

// C语言代码
int global_counter = 0;
void increment_counter() {
    global_counter++;
}

对应的汇编代码（简化版）
.data
global_counter dd 0    ; 定义全局变量

.code
increment_counter:
inc dword ptr [global_counter]  ; 直接访问全局变量
ret

内存映射I/O示例

// C语言代码
#define STATUS_REGISTER 0x3F8
#define DATA_REGISTER  0x3F9

char read_serial_port() {
    while (*(volatile unsigned char*)STATUS_REGISTER & 0x01 == 0) {
        /* 等待数据就绪 */
    }
    return *(volatile unsigned char*)DATA_REGISTER;
}

对应的汇编代码
read_serial_port:
mov dx, 3F8h         ; DX = 状态寄存器地址
wait_loop:
in al, dx              ; 读取状态寄存器
test al, 01h        ; 检查数据就绪位
jz wait_loop          ; 如果未就绪，继续等待
inc dx                 ; DX = 数据寄存器地址
in al, dx              ; 读取数据
ret

mov eax, [ebx]      ; 将EBX寄存器指向的内存地址处的值加载到EAX寄存器
mov [ecx], edx      ; 将EDX寄存器的值存储到ECX寄存器指向的内存地址
add eax, [esi]      ; 将ESI寄存器指向的内存地址处的值加到EAX寄存器
lea edi, [ebx]      ; 将EBX寄存器的值（作为地址）加载到EDI寄存器
test dword ptr [eax], 1  ; 测试EAX指向的内存值的最低位
cmp byte ptr [ecx], 0   ; 比较ECX指向的字节值与0

指针操作示例

// C语言代码
int x = 42;
int* p = &x;
int y = *p;
*p = 100;

对应的汇编代码
mov dword ptr [ebp-4], 42  ; x = 42，假设x在EBP-4
lea eax, [ebp-4]           ; EAX = &x
mov dword ptr [ebp-8], eax  ; p = &x，假设p在EBP-8
mov eax, [ebp-8]           ; EAX = p
mov ebx, [eax]               ; EBX = *p，即x的值
mov dword ptr [ebp-12], ebx ; y = *p，假设y在EBP-12
mov eax, [ebp-8]           ; EAX = p
mov dword ptr [eax], 100   ; *p = 100

链表操作示例

// C语言代码
struct Node {
    int data;
    struct Node* next;
};

int sum_list(struct Node* head) {
    int sum = 0;
    while (head != NULL) {
        sum += head->data;
        head = head->next;
    }
    return sum;
}

对应的汇编代码（简化版）
sum_list:
push ebp
mov ebp, esp
mov eax, [ebp+8]        ; EAX = head（参数）
xor ecx, ecx               ; ECX = sum = 0
sum_loop:
test eax, eax              ; 检查head是否为NULL
jz sum_done                ; 如果是NULL，跳转到结束
add ecx, [eax]             ; sum += head->data（data在偏移0）
mov eax, [eax+4]        ; head = head->next（next在偏移4）
jmp sum_loop                ; 继续循环
sum_done:
mov eax, ecx                ; 返回值 = sum
pop ebp
ret

mov eax, [ebx + 4]     ; 将EBX+4地址处的值加载到EAX寄存器
mov eax, [ebx + ecx]     ; 将EBX+ECX地址处的值加载到EAX寄存器
mov eax, [ebx + ecx*2]  ; 将EBX+ECX*2地址处的值加载到EAX寄存器
mov eax, [ebx + ecx*4 + 8]  ; 将EBX+ECX*4+8地址处的值加载到EAX寄存器
lea eax, [ebx + ecx*4]  ; 计算EBX+ECX*4的地址，不访问内存
mov dword ptr [esp+ecx*4], eax  ; 将EAX存入栈上的数组

多维数组访问示例

// C语言代码
int matrix[3][4];
int x = matrix[1][2];  ; 第2行第3列

对应的汇编代码
; 地址计算: base + row * cols * sizeof(int) + col * sizeof(int)
; 地址计算: base + 1 * 4 * 4 + 2 * 4 = base + 24
mov eax, [ebx + 24]    ; 假设EBX存储矩阵基地址

// 动态索引访问
int row = 1, col = 2;
int y = matrix[row][col];

对应的汇编代码
mov ecx, [ebp-4]     ; ECX = row
mov edx, [ebp-8]     ; EDX = col
lea eax, [ecx + ecx*2]  ; EAX = row * 3 (cols)
lea eax, [eax + edx]     ; EAX = row * 3 + col
mov eax, [ebx + eax*4] ; 加载matrix[row][col]

字符串操作示例

// C语言代码
char str[] = "Hello";
char c = str[2];  ; 第3个字符

对应的汇编代码
mov al, [ebx + 2]     ; 假设EBX存储字符串基地址

// 字符串长度计算
int strlen(const char* str) {
    int len = 0;
    while (str[len] != '\0') {
        len++;
    }
    return len;
}

对应的汇编代码（优化版）
strlen:
push ebx
mov ebx, [esp+8]    ; EBX = str
xor eax, eax            ; EAX = len = 0
strlen_loop:
cmp byte ptr [ebx+eax], 0  ; 比较str[len]与'\0'
je strlen_done          ; 如果是'\0'，结束
inc eax                 ; len++
jmp strlen_loop         ; 继续循环
strlen_done:
pop ebx
ret

数组访问示例

// C语言代码
int arr[10];
int x = arr[3];

对应的汇编代码
mov eax, [ebx + 12]    ; 假设EBX存储数组基地址，3*4=12字节偏移

结构体访问示例

// C语言代码
struct Person {
    int id;
    char name[20];
    int age;
};
struct Person p;
int x = p.age;

对应的汇编代码
mov eax, [ebx + 24]    ; 假设EBX存储结构体基地址，age偏移量为24字节