9-汇编转移指令-offset+jmp+jcc+loop
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。
8086CPU的转移行为有以下两类:
- 只修改IP时,称为段内转移,比如:jmp ax
- 同时修改CS和IP时,称为段间转移,比如:jmp 1000:0
由于转移指令对IP的修改范围不同,段内转移又分为:短转移和近转移:
- 短转移IP的修改范围为-128~127
- 近转移IP的修改范围为-32768~32767
8086CPU的转移指令分为以下几类:
- 无条件转移指令(如:jmp)
- 条件转移指令
- 循环指令(如:loop)
- 过程
- 中断
一、操作符offset
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,比如下面的程序:
assume code:codesgcodesg segmentstart: mov ax,offset start ;相当于mov ax,0s: mov ax,offset s ;相当于mov ax,3codesg endsend start
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,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;而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
例题:
有如下的程序段,填写两条指令,使程序在运行中将s处的一条指令复制到s0处。
assume cs:codesgcodesg segments:
二、jmp指令
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:
- 转移的目的地址
- 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。
2.1 根据位移进行转移的jmp指令
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-128~127,也就是说,它向前转移时最多越过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,指令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。
比如:
程序9.1:
assume cs:codesgcodesg segmentstart: mov ax,0jmp short sadd ax,1s: inc axcodesg endsend start
上面的程序执行后,ax中的值为1,因为执行jmp short s
后,越过了add ax,1
,IP指向了标号s处的inc ax
。也就说,程序只进行了一次ax+1操作。
接下来我们看下汇编指令jmp short s
对应的机器指令应该是什么样的,首先我们先看下别的汇编指令和其对应的机器指令:
汇编指令 | 机器指令 |
---|---|
mov ax,0123h | B8 23 01 |
mov ax,ds:[0123h] | A1 23 01 |
push ds:[0123h] | FF 36 23 01 |
可以看到,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。
将程序9.1翻译成机器码,得到的结果如下所示:
对照汇编程序,我们可以看到,Debug将jmp short s中的s表示为了inc ax指令的偏移地址8,并将 jmp short s表示为jmp 0008,表示转移到cs:0008处。这一切似乎合理,可是当我们查看jmp short s或是jmp 0008所对应的机器码,却发现了一些问题。
jmp 0008或jmp short s所对应的机器码为 EB 03,注意,这个机器码中不包含转移的目的地址,这意味着,CPU在执行EB 03的时候,并不知道转移的目的地址。
所以CPU在执行EB 03的时候是根据什么修改的IP,使其指向目标指令呢?就是根据指令码中的03。注意,要转移的目的地址是CS:0008,而CPU执行EB 03时,当前的(IP)=0005H,如果将当前的IP值加3,使(IP)=0008H,CS:IP就可指向目标指令。在转移指令EB 03中并没有告诉CPU要转移的目的地址,却告诉了CPU要转移的位移,即将当前的IP向后移动3个字节。
转移的位移是编译器根据汇编指令中的”标号“计算出来的,方法如下所示:
实际上,”jmp short 标号“的功能为:(IP)=(IP)+8位位移
- 8位位移=标号处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址
- short指明此处的位移为8位位移
- 8位位移的范围为-128~127,用补码表示
- 8位位移由编译程序在编译时算出
还有一种和"jmp short 标号"功能相近的指令格式,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
- 16位位移=标号处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址
- near ptr指明此处的位移为16位位移,进行的是段内近转移
- 16位位移的范围为-32768~32767,用补码表示
- 16位位移由编译程序在编译时算出
2.2 转移的目的地址在指令中的jmp指令
前面所讲的jmp指令,其对应的机器指令中并没有转移的目的地址,而是相对于当前IP的转移位移。
”jmp far ptr 标号“实现的是段间转移,far ptr指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改CS和IP。
看下面的程序:
程序9.3
assume cs:codesgcodesg segmentstart: mov ax,0mov bx,0jmp far ptr sdb 256 dup (0)s: add ax,1inc axcodesg ends
end start
在Debug中将程序9.3翻译成机器码,看到的结果如下所示:
如上图所示,源程序中的db 256 dup (0),被Debug解释为相应的若干条汇编指令。这不是关键,关键是,我们要注意一下jmp far ptr s所对应的机器码:EA 0B 01 D2 1C,其中包含转移的目的地址。"0B 01 D2 C1"是目的地址在指令中的存储顺序,高地址的"D2 1C"是转移的段地址:1CD2H,低地址的"0B 01"是偏移地址010BH。
2.3 转移地址在寄存器中的jmp指令
指令格式:jmp 16位 reg
功能:(IP)=(16位reg)
2.4 转移地址在内存中的jmp指令
转移地址在内存中的jmp指令有两种格式:
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。
比如,下面的指令:
mov ax,0123H
mov ds:[0],ax
jmp word ptr ds:[0]
执行后,(IP)=0123H
又比如,下面的指令:
mov ax,0123H
mov [bx],ax
jmp word ptr [bx]
执行后,(IP)=0123H
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。
比如,下面的指令:
mov ax,0123H
mov ds:[0],ax
mov word ptr ds:[2],0
jmp dword ptr ds:[0]
执行后,(CS)=0,(IP)=0123H,CS:IP指向0000:0123
又比如,下面的指令:
mov ax,0123H
mov [bx],ax
mov word ptr [bx+2],0
jmp dword ptr [bx]
执行后,(CS)=0,(IP)=0123H,CS:IP指向0000:0123
例题:
程序如下:
assume cs:codedata segment?
data endscode segmentstart: mov ax,datamov ds,axmov bx,0jmp word ptr [bx+1]code endsend start
若要使程序中的jmp指令执行后,CS:IP指向程序中的第一条指令,在data段中应该定义哪些数据?
答案:
注意这里offset start=0,所以只需要[bx+1]内存处存储0即可,所以答案可以是db 0,0,0
三、jcxz指令
jcxz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)
操作:当(cx)=0时,(IP)=(IP)+8位位移
- 8位位移=标号处的地址-jcxz指令后的第一个字节的地址
- 8位位移的范围为-128~127,用补码表示
- 8位位移由编译程序在编译时算出
当(cx)≠\ne= 0时,什么也不做(程序向下执行)。
我们从jcxz的功能可以看出,“jcxz 标号”的功能相当于:
if((cx)==0) jmp short 标号
例题:
利用jcxz指令,实现在内存2000H段中查找第一个值为0的字节,找到后,将它的偏移地址存储在dx中。
assume cs:codecode segmentstart: mov ax,2000Hmov ds,axmov bx,0s: ________________________________jmp short sok: mov dx,bxmov ax,4c00hint 21hcode endsend start
答案:
mov ch,0
mov cl,[bx]
jcxz ok
inc bx
四、loop指令
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的修改范围都是-128~127
指令格式:loop 标号
操作:
- (cx)=(cx)-1
- 如果(cx)≠\ne= 0,(IP)=(IP)+8位位移
注意:
- 8位位移=标号处的地址-loop指令后的第一个字节的地址
- 8位位移的范围为-128~127,用补码表示
- 8位位移由编译程序在编译时算出
如果(cx)=0,什么也不做(程序向下执行)
我们从loop的功能中可以看出,“loop 标号”的功能相当于:
(cx)--
if((cx)!=0) jmp short 标号
五、根据位移进行转移的意义
前面我们讲到:
jmp short 标号
jmp near ptr 标号
jcxz 标号
loop 标号
等几种汇编指令,它们对IP的修改是根据转移目的地址和起始地址之间的位移来进行的。在它们对应的机器码中不包含转移的目的地址,而包含的是到目的地址的位移。
这种设计,方便了程序段在内存中的浮动装配。
例如:
汇编指令 机器代码mov cx,6 B9 06 00mov ax,10h B8 10 00
s: add ax,ax 01 C0loop s E2 FC
这段程序装在内存中的不同位置都可正确执行,因为loop s在执行时只涉及s的位移,而不是s的地址。如果loop s的机器码中包含的是s的地址,则就对程序段在内存中的偏移地址有了严格的限制,因为机器码中包含的是s的地址,如果s处的指令不在目的地址处,程序的执行就会出错。而loop s的机器码中包含的是转移的位移,就不存在这个问题了,因为,无论s处的指令的实际地址是多少,loop指令的转移位移是不变的。
六、编译器对转移位移超界的检测
注意,根据位移进行转移的指令,它们的转移范围收到转移位移的限制,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。
比如,下面的程序将引起编译错误:
assume cs:codecode segmentstart: jmp short sdb 128 dup (0)s: mov ax,0ffffhcode endsend start
jmp short s的转移范围是-128~127,IP最多向后移动127个字节。
分析一个奇怪的程序:
分析下面的程序,思考下这个程序是否可以正确返回。
assume cs:codesgcodesg segmentmov ax,4c00hint 21hstart: mov ax,0s: nopnopmov di,offset smov si,offset s2mov ax,cs:[si]mov cx:[di],axs0: jmp short ss1: mov ax,0int 21hmov ax,0s2: jmp short s1nopcodesg endsend start
答案:
可以正常返回,jmp short s1的机器码是EBF6,即使得当前的IP=IP-10,将这条指令移动到s处后,jmp short s1不会指向s1了,而是知道相对当前位置-10的位置,即mov ax,4c00h,所以这个程序可以正确返回。
四、汇编JCC指令表
JCC指条件跳转指令,CC就是指条件码
JCC指令 | 中文含义 | 英文原意 | 检查符号位 | 典型C应用 |
---|---|---|---|---|
JZ/JE | 若为0则跳转;若相等则跳转 | jump if zero/equal | ZF=1 | if(i==j);if(i==0) |
JNZ/JNE | 若不为0则跳转;若不相等则跳转 | jump if not zero/equal | ZF=0 | if(i!=j);if(i!=0) |
JS | 若为负则跳转 | jump if sign | SF=1 | if(i<0) |
JNS | 若为正则跳转 | jump if not sign | SF=0 | if(i>0) |
JP/JPE | 若1出现次数为偶数则跳转 | jump if Parity(Even) | PF=1 | (null) |
待补充
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