汇编语言-09转移指令的原理

冷眼看盘 發表於 2020-5-30 10:35:00

<h2>定义</h2>
可以修改IP，或同时修改CS和IP的指令统称为转移指令。概括地讲，转移指令就是可以控制CPU执行内存中某处代码的指令。
<h3>分类</h3>
8086CPU转移行为分类
<ul>
<li>只修改IP时，称为段内转移，比如：jmp ax。</li>
<li>同时修改CS和IP时，称为段间转移，比如：jmp 1000:0。</li>
</ul>
转移指令对IP的修改范围
<ul>
<li>短转移IP的修改范围为-128~127。</li>
<li>近转移IP的修改范围为-32768~32767。</li>
</ul>
8086CPU的转移指令分为以下几类：
<ul>
<li>无条件转移指令（如： jmp)</li>
<li>条件转移指令</li>
<li>循环指令（如： loop)</li>
<li>过程</li>
<li>中断</li>
</ul>
<h2>操作符offset</h2>
操作符offset在汇编语言中是由编译器处理的符号，它的功能是取得标号的偏移地址(段地址为CS)。
<div class="cnblogs_code">
<pre>assume cs:codesg

codesg segment
start:mov ax,offset start
s: mov ax,offset s
codesg ends

end start</pre>
</div>
在上面的程序中，offset操作符取得了标号start和s的偏移地址0和3，所以指令：mov ax,offset start相当于指令mov ax,0，因为start是代码段中的标号，它所标记的指令是代码段中的第一条指令，偏移地址为0;mov ax，offset s相当于指令mov ax,3，因为s是代码段中的标号，它所标记的指令是代码段中的第二条指令，第一条指令长度为3个字节，则s的偏移地址为3。
让该程序在运行中将s处的一条指令复制到s0处。
分析
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527101722947-1030193341.png" alt="">
 实现
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527101653841-7848299.png" alt="">
命令占用字节大小可以通过u指令查看，例如
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527104449967-1207284038.png" alt="">
在一般的汇编指令中，汇编指令中的idata（立即数），不论它是表示一个数据还是内存单元的偏移地址，都会在对应的机器指令中出现，因为CPU执行的是机器指令，它必须要处理这些数据或地址。
<h2>jmp指令</h2>
jmp为无条件转移指令，可以只修改IP，也可以同时修改CS和IP。
jmp 指令要给出两种信息：
(1)转移的目的地址。 (2)转移的距离（段间转移、段内短转移，段内近转移）。
不同的给出目的地址的方法，和不同的转移位置，对应有不同格式的jmp指令。
<h2>依据位移进行转移的jmp指令</h2>
jmp short 标号（转到标号处执行指令）
这种格式的jmp指令实现的是段内短转移，它对IP的修改范围为-l28~l27，也就是说，它向前转移时可以最多越过128个字节，向后转移可以最多越过127个字节。jmp指令中的"short"符号，说明指令进行的是短转移。jmp指令中的“标号”是代码段中的标号，指明了指令要转移的目的地，转移指令结束后，CS:IP应该指向标号处的指令。
<div class="cnblogs_code">
<pre>assume cs:codesg

codesg segment
start:mov ax,0
mov bx,0
jmp short s
add ax,1
s:inc ax
codesg ends

end start</pre>
</div>
查看机器码
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527110330392-1724233931.png" alt="">
多次试验发现jmp指令所对应的机器码，都是EB 03 。这说明CPU在执行jmp指令的时候并不需要转移的目的地址。
CPU执行指令的过程
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527130002684-1514445237.png" alt="">
 
解析jmp short s指令的读取和执行
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527131209547-803517605.png" alt="">
 
 总结： 
在"jmp short 标号"指令所对应的机器码中，并不包含转移的目的地址，而包含的是转移的位移。这个位移，是编译器根据汇编指令中的“标号”计算出来的。
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527132026289-276939452.png" alt="">
“jmp short 标号”的功能为：(IP)=(IP)+8 位位移。
<ol>
<li>8位位移＝标号处的地址－jmp 指令后的第一个字节的地址。</li>
<li>short指明此处的位移为8位位移；</li>
<li>8位位移的范围为－ 128~127 ，用补码表示。</li>
<li>8位位移由编译程序在编译时算出。</li>
</ol>
jmp near ptr 标号，它实现的是段内近转移。 "jmp near ptr 标号”的功能为：(IP)=(IP) + 16位位移。
<ol>
<li>16位位移＝标号处的地址－jmp指令后的第一个字节的地址；</li>
<li>near ptr 指明此处的位移为16 位位移，进行的是段内近转移；</li>
<li>16位位移的范围为－32768 ~ 32767, 用补码表示；</li>
<li>16 位位移由编译程序在编译时算出。</li>

</ol>
<h2>转移的目的地址在指令中的jmp指令</h2>
"jmp far ptr 标号“实现的是段间转移，又称为远转移。
(CS)＝标号所在段的段地址；（IP)＝标号在段中的偏移地址。
far ptr指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改CS 和IP 。
<div class="cnblogs_code">
<pre>assume cs:codesg

codesg segment
start:mov ax,0
 mov bx,0
 jmp far ptr s
 db 256 dup(0)
s:add ax,1
 inc ax
codesg ends

end start</pre>
</div>
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527142451737-2021300442.png" alt="">
 
jmp far ptr s 所对应的机器码： EA 0B 01 BD 0B, 其中包含转移的目的地址。“0B 01 BD 0B" 是目的地址在指令中的存储顺序，高地址的"BDOB"是转移的段地址：0BBDH, 低地址的"OB 01"是偏移地址：010BH。
<h2>jmp s</h2>
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527143055612-1446330656.png" alt="">
编译器中有一个地址计数器(AC)，编译器在编译程序过程中，每读到一个字节AC就加1。当编译器遇到一些伪操作的时候，也会根据具体情况使AC增加，如db、dw等。在向前转移时，编译器可以在读到标号s后记下AC的值as，在读到jmp…s后记下AC的值aj。编译器可以用as-aj算出位移董disp。 如果disp属于[-128,127] ，则不管汇编指令格式是： jmp s jmp shorts jmp near ptr s jmp far ptr s 中的哪一种，都将它转变为jmp short s所对应的机器码。jmp short s所对应的机器码格式为：EB disp( 占两个字节）.
如果disp属于[-32768,32767] ，则： 对于jmp shorts 将产生编译错误； 对于jmp s 、jmp near ptr s 将产生jmp near ptr s 所对应的机器码， jmp near ptr s所对应的机器码格式为： E9 disp（占3 个字节）； 对于jmp far ptr s 将产生相应的编码， jmp far ptr s 所对应的机器码格式为： EA 偏移地址段地址（占5 个字节）。
<h2>转移地址在寄存器中的jmp 指令</h2>
指令格式： jmp 16 位reg 功能：(IP)=(16位reg)
用寄存器中的值修改IP。
<h2>转移地址在内存中的jmp指令</h2>
转移地址在内存中的jmp 指令有两种格式： (1)jmp word ptr 内存单元地址（段内转移） 功能：从内存单元地址处开始存放着一个字，是转移的目的偏移地址。内存单元地址可用寻址方式的任一格式给出。
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527143809818-1913668034.png" alt="">
或者
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527143820476-139900597.png" alt="">
 执行后，(IP)=0123H
(2) jmp dword ptr 内存单元地址（段间转移） 功能：从内存单元地址处开始存放着两个字，高地址处的字是转移的目的段地址，低地址处是转移的目的偏移地址。 (CS)＝（内存单元地址＋2) (IP)=（内存单元地址） 内存单元地址可用寻址方式的任一格式给出。
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527144027926-712719467.png" alt="">
 
 或者
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527144137828-2105025845.png" alt="">
<h2>jcxz 指令</h2>
jcxz(jump when cx is zero)指令为有条件转移指令，所有的有条件转移指令都是短转移，在对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对IP的修改范围都为：-128~127。
指令格式：jcxz 标号（如果(cx)=0,转移到标号处执行。）
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527145729011-375758167.png" alt="">
<h2>loop指令</h2>
loop指令为循环指令，所有的循环指令都是短转移，在对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对IP的修改范围都为：-128~127。
指令格式： loop 标号（(cx)=(cx)-1, 如果(cx)!=0, 转移到标号处执行。）
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527150117314-1129675407.png" alt="">
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527150132554-1518667306.png" alt="">
<h2>根据位移进行转移的意义</h2>
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527150234734-415449962.png" alt=""> 
<img src="https://img2020.cnblogs.com/blog/1208477/202005/1208477-20200527150550863-341203075.png" alt="">
<h2>编译器对转移位移超界的检测</h2>
根据位移进行转移的指令，它们的转移范围受到转移位移的限制，如果在源程序中出现了转移范围超界的问题，在编译的时候，编译器将报错。
<div class="cnblogs_code">
<pre>assume cs:code

code segment
start: jmp short s
 db 128 dup (0)
s:mov ax,0ffffh
code ends

end start</pre>
</div>
jmp shorts的转移范围是-128~127，IP最多向后移动127个字节。 注意，“jmp 2000:0100" 的转移指令，是在Debug中使用的汇编指令，汇编编译器并不认识。如果在源程序中使用，编译时也会报错。
 

</div>
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来源：https://www.cnblogs.com/aeolian/p/12970609.html

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