原来汇编中的循环是这么玩儿的

汇编系列其实也在一直更新,只不过更新的频率会挺慢的。。。由于白天一直忙于工作,空闲时间还要看书、学习各种技术栈,早上也要抽时间早期健身,晚上回家还要陪家人 + 学习,时间安排的满满当当,所以我就慢慢写,各位读者也别太着急,我其实真想再分一个自己出来。

之前的文章中介绍过 [0] 表示的是内存单元,它一般存储在 ds 寄存器中,偏移地址为 0 。比如下面的指令

mov ax,[0]

就是将一个内存单元的内容送入 ax,这个内存单元的长度为 2 个字节,正好存放一个字型数据,偏移地址为 0 ,段地址在 ds 中。这种寻址方式相当于是直接寻址。

比如下面代码

mov al,[0]

就是将一个内存单元的地址送入 al 中,这个内存单元的长度是 1 字节,存放字节型数据,偏移地址位 0 ,段地址在 ds 中。

所以要描述一个完整的一个内存单元,应该需要两种信息:即内存单元的地址和内存单元的长度

比如我们要读取一个 10000H 的数据,你可能会需要下面这段代码。

mov bx,10000H
mov ds,bx
mov al,[0]

上面这三条指令就把 10000H 读取到了 al 中。

但是表示内存地址的方式不只有直接指定其内存地址,还可以用一种间接寻址的方式,比如 [bx],它表示的是一种寄存器间接寻址,也是一种偏移地址,同样的,比如我们要读取一个 10000H 的数据,使用 [bx] 这种方式的代码如下(假设 ds = 1000H)

mov bx,1
mov ax,[bx]

这样计算机就会寻找段地址为 1000H,偏移地址为 0001H 的数据放入到 ax 中。

它的中文解释就是 把 [bx] 指向的地址中的内容,送入 ax 寄存器中

比如下面这段代码

mov ax,[bx]

它表示的就是将偏移地址为 bx 的数据,送入到 ax 中,送入的内存单元地址是 2 个字节,存放字型数据。

又比如下面这段代码

mov al,[bx]

它表示的就是将偏移地址为 bx 的数据,送入到 al 中,送入的内存单元地址是 1 个字节,存放字节型数据。

[bx] 这种间接寻址的好处就是每次偏移地址不是固定的,这为我们接下来的循环指令奠定了基础。

为了更方便的描述后面,我们后面使用 () 来表示一个寄存器或者内存单元中的内容。

这里需要注意一下,() 内的表示的元素一般有三种类型:

  • 寄存器名,比如 (ax) 就表示 ax 中的内容,(al) 就表示 al 中的内容。
  • 段寄存器名,比如 (ds) 就表示段寄存器 ds 中的内容。
  • 内存单元的物理地址,比如 ((ds) * 16 + (bx)),一个 20 位的数据。

我们知道,寄存器存储的数据类型有两种,字型和字节型,字型数据一般用 ax 这类寄存器来存储,字节型数据一般用 ah 、al 这种寄存器来存储。

同样的,() 内的数据类型也有两种,字型和字节型。比如 (al)、(bl)、(cl) 这种表示的数据就是字节型,而 (ax)、(bx)、(cx) 表示的数据就是字型。

在了解完上述的这些知识点后,我们就可以来正式看一下 [bx] 了。

[BX]

再来啰嗦一下 [bx] 的寻址方式,比如下面代码

mov ax,[bx]

bx 中存放的数据作为一个偏移地址,这里用 EA 表示(没有其他意思,只是单纯地表示偏移地址),段地址在 ds 中,用 SA 表示(同 EA 的解释),将 SA:EA 处的数据送入 ax 中,即 (ax) = ((ds) * 16 + (bx))。

可以将内存单元送入寄存器中,也可以将寄存器的数据送入到内存单元中,如下代码所示

mov [bx],ax

就是将 ax 中的数据送入到 SA:EA 处,即 ((ds) * 16 + (bx)) = (ax)。

为了让大家加深对 [bx] 的认识,我们通过一些汇编指令来认识一下程序的执行过程,代码如下

mov ax,2000H
mov ds,ax
mov bx,1000H
mov ax,[bx]
inc bx
inc bx
mov [bx],ax
inc bx
inc bx
mov [bx],ax
inc bx
mov [bx],al
inc bx
mov [bx],al

下面我们就按照每一行指令来分析一下

首先,mov ax,2000H 就是将 2000 送入 ax 中,mov ds,ax 就是将设置段地址为 2000 H,mov bx,1000H 就是将 1000 送入 bx 中,mov ax,[bx] 就是将 2000:1000 处的地址送入到 ax 中(因为段基址为 2000,偏移地址 dx 为 1000),2000H:1000H 处的指令是 00be,所以 ax = 00BEH ,存储字型数据,示意图如下

image-20211217131634486

inc bx 就是将寄存器 bx 的值加 1,此处有两条 inc 指令,所以执行完成后 bx = 1002H,此处段基址:偏移地址为 2000H:1002H。

然后下面 (第七行指令)mov [bx],ax 就是将 ax 中的数据送入到 [bx] 中,也就是 1002H 处,指令执行后,2000:1002 单元的内容为 BE,2000:1003 单元的内容为 00,存放字型数据,执行完成后的示意图如下

image-20211217131558040

继续执行第 8、9 行的指令,inc bx ,执行完成后 bx = 1004H,然后执行第 10 行指令 mov [bx],ax ,指令执行前: ds = 2000H,bx = 1004H,mov [bx],ax 相当于是把 ax 中的数据送到 2000:1004 处,指令执行完成后,2000:1004 的单元内容为 BE,2000:1005 的单元内容为 00 ,如下示意图所示

image-20211217140208565

接下来执行第 11 行指令,inc bx,执行完成后 bx = 1005H,mov [bx],al 是把 al 中的数据送入内存 2000:1005 处,指令执行完成后,2000:1005 处的单元内容为 BE,如下示意图所示

image-20211217140530933

继续执行指令,第13、14 行指令和 11 、12 行指令一样,它的意思就是将 bx 的值加一之后,将 al 的值送入到指定地址处,执行完成后的 ds = 2000H,bx = 1006H,所以 2000:1006 处的内容是 BE(al 存储的数据),示意图如下

image-20211217140848020

想必大家跟完上面的流程后,应该对 [bx] 这个间接寻址方式有了比较深刻的认识。

下面想个问题,使用汇编编程计算 2 * 2 ,并将结果存储在 ax 寄存器中。

这个思路还是比较简单的,直接将 2 放在 ax 寄存器中,然后执行 ax 的 add 操作就可以了,下面是汇编代码

assume cs:codesg
codesg segment
 mov ax,2
 add ax,ax
 
 mov ax,4c00h
 int 21h
codesg ends
end

上面这段代码中的计算量还比较低,但是如果要让你计算 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 呢,你难道要写 n 个 add ax,ax 吗?

assume cs:codesg
codesg segment
 mov ax,2
 add ax,ax
 add ax,ax
 add ax,ax
 add ax,ax
 。。。
 
 mov ax,4c00h
 int 21h
codesg ends
end

这就很繁琐啊,所以不能这么玩,那该怎么搞呢?这里就需要一种能够循环之星 add ax,ax 的指令了,这个指令就是 Loop

Loop 指令

Loop 指令能够循环判断是否执行指定的指令,它的执行流程就相当于我们 Java 中的 for 循环。

我们先来使用 Loop 改写一下上面 n 个 2 相乘的代码,然后再讲解一下 Loop 的使用。

assume cs:codesg
codesg segment
	mov ax,2
	mov cx,8
s: add ax,ax
	loop s

	mov ax,4c00h
	int 21h
codesg ends
end

可以看到,我们使用 8 个 2 相乘的代码被优化的这么简单,这就是 loop 指令的精髓所在。

其实关键代码就是三条指令,即

  • mov cx,8
  • s: add ax,ax
  • loop s

翻译过来的意思就是将 8 放在 cx 中,然后给 add ax,ax 处设置一个标号,然后执行 s 循环。

loop 指令的格式是:loop 标号,CPU 执行 loop 指令的时候,要进行两步操作,第一步:(cx) = (cx) - 1,第二步:判断 cx 的值,不为 0 则转至标号(上面代码是 s)处继续执行指令,如果为 0 则向下执行(上面代码中乡下继续执行就是 mov ax,4c00h)。上面代码中,我们把 8 送入了 cx 中,也就是说,cx 中存储的就是执行次数。

下面我们详细介绍一下上面这段程序的执行过程,从中体会一下 cx 和 loop s 是如何配合实现循环的。

(1) 执行 cx,8 ,设置 cx = 8

(2) 执行 add ax,ax(第 1 次)

(3) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 7,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(4) 执行 add ax,ax(第 2 次)

(5) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 6,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(6) 执行 add ax,ax(第 3 次)

(7) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 5,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(8) 执行 add ax,ax(第 4 次)

(9) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 4,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(10) 执行 add ax,ax(第 5 次)

(11) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 3,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(12) 执行 add ax,ax(第 6 次)

(13) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 2,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(14) 执行 add ax,ax(第 7 次)

(15) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 1,(cx) != 0 ,所以转至 s 处

(16) 执行 add ax,ax(第 8 次)

(15) 执行 loop s 将 cx 的值 - 1,此时 (cx) = 0,(cx) == 0 ,所以转至 s 处

(16) 执行 mov ax,4c00h(循环结束)

从上面这个过程中,我们可以总结处用 cx 和 loop 指令相配合实现循环功能的 3 点注意事项:

  • 在 cx 中存放循环次数。
  • loop 指令中的标号所标识的地址要在前面
  • 要循环执行的程序段,要写在标号和 loop 指令的中间。

所以综上所述,使用 Loop 和 cx 相配合实现的循环功能的结构如下:

	mov cx,循环次数
s: 
	循环执行的程序段
	loop s

比如我们想用 Loop 循环计算出 123 * 456 这个值,就可以使用这种方式

assume cs:codesg
codesg segment
	mov ax,0
	mov cx,456
s:add ax,123
	loop s
	
	mov ax,4c00h
	int 21h
codesg ends
end

汇编更新了几篇文章了。

没错!cxuan 对汇编下手了

手把手教你汇编 Debug

手撕汇编。。。

如果文章对你有帮助,小伙伴们三连走起呀!

posted @ 2022-04-25 11:14  程序员cxuan  阅读(668)  评论(4编辑  收藏  举报