分类： C/C++
2007-09-03 14:35:20
我们前面已经提到，内存可以和寄存器交换数据，也可以被赋予立即数。问题是，如果我们需要把内存的某部分内容复制到另一个地址，又怎么做呢？
设想将DS:SI处的连续512字节内容复制到ES:DI（先不考虑可能的重叠）。也许会有人写出这样的代码：
NextByte: |
mov cx,512 mov al,ds:[si] mov es:[di],al inc si inc di loop NextByte |
; 循环次数 |
我不喜欢上面的代码。它的确能达到作用，但是，效率不好。如果你是在做优化，那么写出这样的代码意味着赔了夫人又折兵。
Intel的CPU的强项是串操作。所谓串操作就是由CPU去完成某一数量的、重复的内存操作。需要说明的是，我们常用的KMP算法（用于匹配字符串中的模式）的改进——Boyer算法，由于没有利用串操作，因此在Intel的CPU上的效率并非最优。好的编译器往往可以利用IntelCPU的这一特性优化代码，然而，并非所有的时候它都能产生最好的代码。
某些指令可以加上REP前缀（repeat, 反复之意），这些指令通常被叫做串操作指令。
举例来说，STOSD指令将EAX的内容保存到ES:DI，同时在DI上加或减四。类似的，STOSB和STOSW分别作1字节或1字的上述操作，在DI上加或减的数是1或2。
计算机语言通常是不允许二义性的。为什么我要说“加或减”呢？没错，孤立地看STOS?指令，并不能知道到底是加还是减，因为这取决于“方向”标志(DF, Direction Flag)。如果DF被复位，则加；反之则减。
置位、复位的指令分别是STD和CLD。
当然，REP只是几种可用前缀之一。常用的还包括REPNE，这个前缀通常被用来比较两个串，或搜索某个特定字符（字、双字）。REPZ、REPE、REPNZ也是非常常用的指令前缀，分别代表ZF(Zero Flag)在不同状态时重复执行。
下面说三个可以复制数据的指令：
| 助记符 | 意义 |
| movsb | 将DS:SI的一字节复制到ES:DI，之后SI++、DI++ |
| movsw | 将DS:SI的一字节复制到ES:DI，之后SI+=2、DI+=2 |
| movsd | 将DS:SI的一字节复制到ES:DI，之后SI+=4、DI+=4 |
于是上面的程序改写为
| cld mov cx, 128 rep movsd |
; 复位DF ; 512/4 = 128，共128个双字 ; 行动！ |
第一句cld很多时候是多余的，因为实际写程序时，很少会出现置DF的情况。不过在正式决定删掉它之前，建议你仔细地调试自己的程序，并确认每一个能够走到这里的路径中都不会将DF置位。
错误（非预期的）的DF是危险的。它很可能断送掉你的程序，因为这直接造成缓冲区溢出问题。
什么是缓冲区溢出呢？缓冲区溢出分为两类，一类是写入缓冲区以外的内容，一类是读取缓冲区以外的内容。后一种往往更隐蔽，但随便哪一个都有可能断送掉你的程序。
缓冲区溢出对于一个网络服务来说很可能更加危险。怀有恶意的用户能够利用它执行自己希望的指令。服务通常拥有更高的特权，而这很可能会造成特权提升；即使不能提升攻击者拥有的特权，他也可以利用这种问题使服务崩溃，从而形成一次成功的DoS（拒绝服务）攻击。每年CERT的安全公告中，都有6成左右的问题是由于缓冲区溢出造成的。
在使用汇编语言，或C语言编写程序时，很容易在无意中引入缓冲区溢出。然而并不是所有的语言都会引入缓冲区溢出问题，Java和C#，由于没有指针，并且缓冲区采取动态分配的方式，有效地消除了造成缓冲区溢出的土壤。
汇编语言中，由于REP*前缀都用CX作为计数器，因此情况会好一些（当然，有时也会更糟糕，因为由于CX的限制，很可能使原本可能改变程序行为的缓冲区溢出的范围缩小，从而更为隐蔽）。避免缓冲区溢出的一个主要方法就是仔细检查，这包括两方面：设置合理的缓冲区大小，和根据大小编写程序。除此之外，非常重要的一点就是，在汇编语言这个级别写程序，你肯定希望去掉所有的无用指令，然而再去掉之前，一定要进行严格的测试；更进一步，如果能加上注释，并通过善用宏来做调试模式检查，往往能够达到更好的效果。
正如3.2节提到到的那样，保护模式中，你可以使用32位的线性地址，这意味着直接访问4GB的内存。由于这个原因，选择器不用像实模式中段寄存器那样频繁地修改。顺便提一句，这份教程中所说的保护模式指的是386以上的保护模式，或者，Microsoft通常称为“增强模式”的那种。
在为选择器装入数值的时候一定要非常小心。错误的数值往往会导致无效页面错误(在Windows中经常出现:)。同时，也不要忘记你的地址是32位的，这也是保护模式的主要优势之一。
现在假设存在一个描述符描述从物理的0:0开始的全部内存，并已经加载进DS(数据选择器)，则我们可以通过下面的程序来操作VGA的VRAM：
| mov edi,0a0000h mov byte ptr [edi],0fh |
; VGA显存的偏移量 ; 将第一字节改为0fh |
很明显，这比实模式下的程序
| mov ax,0a000h mov ds,ax mov di,0 mov [di],0fh |
; AX -> VGA段地址 ; 将AX值载入DS ; DI清零 ; 修改第一字节 |
看上去要舒服一些。
到目前为止，您已经了解了基本的寄存器以及内存的操作知识。事实上，您现在已经可以写出很多的底层数据处理程序了。
下面我来说说堆栈。堆栈实在不是一个让人陌生的数据结构，它是一个先进后出(FILO)的线性表，能够帮助你完成很多很好的工作。
先进后出(FILO)是这样一个概念：最后放进表中
的数据在取出时最先出来。先进后出(FILO)和先
进先出(FIFO, 和先进后出的规则相反)，以及随
机存取是最主要的三种存储器访问方式。
对于堆栈而言，最后放入的数据在取出时最先出
现。对于子程序调用，特别是递归调用来说，这
是一个非常有用的特性。
一个铁杆的汇编语言程序员有时会发现系统提供的寄存器不够。很显然，你可以使用普通的内存操作来完成这个工作，就像C/C++中所做的那样。
没错，没错，可牵?绻??荻危ㄊ?菅≡衿鳎┮约捌?屏糠⑸?浠?趺窗欤扛??徊剑?绻?Ｍ?４婺承┰谡庵植僮髦锌赡苁艿接跋斓募拇嫫鞯氖焙蛟趺窗欤咳肥担?憧梢园阉?且泊娴阶约旱哪瞧?诖嬷校?约菏迪侄颜弧?/p>
太麻烦了……
既然系统提供了堆栈，并且性能比自己写一份更好，那么为什么不直接加以利用呢？
系统堆栈不仅仅是一段内存。由于CPU对它实施管理，因此你不需要考虑堆栈指针的修正问题。可以把寄存器内容，甚至一个立即数直接放到堆栈里，并在需要的时候将其取出。同时，系统并不要求取出的数据仍然回到原来的位置。
除了显式地操作堆栈（使用PUSH和POP指令）之外，很多指令也需要使用堆栈，如INT、CALL、LEAVE、RET、RETF、IRET等等。配对使用上述指令并不会造成什么问题，然而，如果你打算使用LEAVE、RET、RETF、IRET这样的指令实现跳转(比JMP更为麻烦，然而有时，例如在加密软件中，或者需要修改调用者状态时，这是必要的)的话，那么我的建议是，先搞清楚它们做的到底是什么，并且，精确地了解自己要做什么。
正如前面所说的，有两个显式地操作堆栈的指令：
| 助记符 |
功能 |
| PUSH | 将操作数存入堆栈，同时修正堆栈指针 |
| POP | 将栈顶内容取出并存到目的操作数中，同时修正堆栈指针 |
我们现在来看看堆栈的操作。
执行之前
执行代码
| mov ax,1234h mov bx,10 push ax push bx |
之后，堆栈的状态为
之后，再执行
| pop dx pop cx |
堆栈的状态成为
当然，dx、cx中的内容将分别是000ah和1234h。
注意，最后这张图中，我没有抹去1234h和000ah，因为POP指令并不从内存中抹去数值。不过尽管如此，我个人仍然非常反对继续使用这两个数（你可以通过修改SP来再次POP它们），然而这很容易导致错误。
一定要保证堆栈段有足够的空间来执行中断，以及其他一些隐式的堆栈操作。仅仅统计PUSH的数量并据此计算堆栈所需的大小很可能造成问题。
CALL指令将返回地址放到堆栈中。绝大多数C/C++编译器提供了“堆栈检查”这个编译选项，其作用在于保证C程序段中没有忘记对堆栈中多余的数据进行清理，从而保证返回地址有效。
本章中介绍了内存的操作的一些入门知识。限于篇幅，我不打算展开细讲指令，如cmps*，lods*，stos*，等等。这些指令的用法和前面介绍的movs*基本一样，只是有不同的作用而已。
