寄存器

通用寄存器：

eax（累加器）：常用与算数、逻辑运算和函数返回值等操作
ebx（基址寄存器）：可用于存储内存基地址，在访问内存数据时发挥作用
ecx (循环计数器）：在循环指令中，自动对循环次数进行计数
edx（数据寄存器）：用于存储数据，常配合 eax 进行乘除等运算
esi、edi（索引寄存器）：主要用于字符串操作和内存数据的索引寻址
esp（堆栈指针）：指向栈顶，用于管理程序运行时的堆栈
ebp（基址指针）：指向当前栈帧的底部，辅助访问函数栈帧中的局部变量和参数
eip（指令指针）：存放下一条要执行的指令的地址

段寄存器：

cd（代码段寄存器）：指向当前正在执行的代码所在的段
ds（数据段寄存器）：指向程序使用的数据所在的段

上图中右侧图表展示了通用寄存器的结构，以 eax 为例，它是 32 位寄存器，可拆分为 16 位的 ax，ax 又能进一步分为 8 位的 ah 和 al，其他通用寄存器也有类似的结构关系

指令集

mov

指令功能：“mov” 是数据传送指令，它的作用是将源操作数（source）的值传送到目标操作数（dest）中
语法结构：格式为 “mov dest, source”，其中目标操作数可以是寄存器或内存地址，源操作数可以是寄存器、内存地址或立即数（常数）
例子讲解：
1. “mov eax, [ebx]”：将寄存器 ebx 所指向的内存地址中的值传送到寄存器 eax 中
2. “mov eax, [ebx]”：将寄存器 ebx 所指向的内存地址中的值传送到寄存器 eax 中
3. “mov [var], ebx”：把寄存器 ebx 中的值传送到名为 “var” 的内存位置中

push pop

指令功能：
1. “push” 是压栈指令，用于将数据存入堆栈。在操作时，堆栈指针（esp）会先减小相应的字节数，然后将数据存储到新的栈顶位置
2. “pop” 是出栈指令，用于从堆栈中取出数据。执行时，先从当前栈顶位置读取数据，然后堆栈指针（esp）会增加相应的字节数
例子讲解：
1. “push eax”：将寄存器 eax 中的值压入堆栈
2. “push 0”：把立即数 0 压入堆栈
3. “pop eax”：从堆栈中弹出一个值，并将其存入寄存器 eax 中
4. “pop [ebx]” ：从堆栈中弹出一个值，并将其存入 ebx 寄存器所指向的内存地址中

Arithmetic

指令概述：“add, sub, mul, div” 分别是加法（Addition）、减法（Subtraction）、乘法（Multiplication）和除法（Division ）的算术运算指令；“inc” 和 “dec” 分别是递增（Increment）和递减（Decrement）指令，用于将操作数的值加 1 或减 1
语法说明：“add” 指令需要两个操作数，格式为 “add 目标操作数（dest）, 源操作数（source）”，表示将源操作数的值加到目标操作数上；“inc” 指令的操作数可以是寄存器（）或内存位置（），使对应的值增加 1
例子讲解：“add eax, 10” 表示将数值 10 加到寄存器 eax 中的值上；“inc eax” 表示将寄存器 eax 中的值增加 1

jump

无条件跳转指令：“jmp” 是无条件跳转指令，一旦执行该指令，程序会直接跳转到指定的目标地址（标签处）继续执行
条件跳转指令：
1. “je ” ：当运算结果相等（通常基于之前运算设置的标志位）时，程序跳转到指定的标签处执行。
2. “jne ” ：当运算结果不相等时，程序跳转到指定标签处。
3. “jz ” ：若上一次运算结果为 0，程序跳转到指定标签处。
4. “jg ” ：当运算结果大于（无符号比较）时，执行跳转。
5. “jge ” ：当运算结果大于或等于时，进行跳转。
6. “jl ” ：当运算结果小于时，程序跳转到对应标签。
7. “jle ” ：当运算结果小于或等于时，执行跳转操作。

cmp

指令功能：“cmp” 是比较指令，通过对两个操作数执行减法操作，根据结果设置标志寄存器（如零标志位 ZF、进位标志位 CF 等），但不保存运算结果。主要用于后续的条件判断跳转
例子讲解：
1. “cmp DWORD PTR [eax], 10”：将 eax 寄存器所指向的内存地址中的双字（DWORD，4 字节）数据与立即数 10 进行比较，根据比较结果设置标志位。之后 “je loop” 表示如果比较结果相等（即零标志位 ZF 被置位），则跳转到 “loop” 标签处执行。
2. “cmp eax, ebx”：比较寄存器 eax 和 ebx 中的值，根据比较结果设置标志位。随后 “jle done” 表示如果 eax 中的值小于或等于 ebx 中的值，就跳转到 “done” 标签处。
3. “jmp DWORD PTR [eax]”：这是一个跳转指令，将程序执行流跳转到 eax 寄存器所指向的内存地址处的双字数据指定的地址继续执行，与 “cmp” 指令配合，用于更复杂的程序控制流。

系统调用

系统调用的作用：系统调用（Syscalls）是用户程序和 Linux 内核之间的接口。通过系统调用，用户程序可以请求内核提供的服务，如文件操作、进程管理、网络通信等
寄存器的使用：
- 在进行系统调用前，需要将相关值存入寄存器。其中 eax 寄存器用于表示系统调用号，不同的系统调用号对应不同的内核服务。
- ebx、ecx 等其他寄存器用于传递系统调用所需的参数。
执行过程：准备好寄存器中的值后，通过执行 “int 0x80” 指令触发系统调用，使程序从用户态切换到内核态，内核根据 eax 中的系统调用号执行相应的操作
返回值：内核完成系统调用后，会将返回值存放在 eax 寄存器中，供用户程序获取并处理

例子

例如以下程序：

#include<stdio.h>
int sum(int i,int j){
    int sum;
    sum=i+j;
    return sum;
}
int main(void){
    int i;
    int j;
    int k;
    scanf("%d%d",&i,&j);
    k=sum(i,j);
    printf("Sum:%d\n",k);
    return 0;
}

使用以下命令：

gcc -m32 -o hello hello.c

下面是我自己编译出来的，和图片上的一样

pwndbg> disassemble main
Dump of assembler code for function main:
   0x000011bd <+0>:     lea    ecx,[esp+0x4]
   0x000011c1 <+4>:     and    esp,0xfffffff0
   0x000011c4 <+7>:     push   DWORD PTR [ecx-0x4]
   0x000011c7 <+10>:    push   ebp
   0x000011c8 <+11>:    mov    ebp,esp
   0x000011ca <+13>:    push   ebx
   0x000011cb <+14>:    push   ecx
   0x000011cc <+15>:    sub    esp,0x10
   0x000011cf <+18>:    call   0x10a0 <__x86.get_pc_thunk.bx>
   0x000011d4 <+23>:    add    ebx,0x2e20
   0x000011da <+29>:    sub    esp,0x4
   0x000011dd <+32>:    lea    eax,[ebp-0x14]
   0x000011e0 <+35>:    push   eax
   0x000011e1 <+36>:    lea    eax,[ebp-0x10]
   0x000011e4 <+39>:    push   eax
   0x000011e5 <+40>:    lea    eax,[ebx-0x1fec]
   0x000011eb <+46>:    push   eax
   0x000011ec <+47>:    call   0x1050 <__isoc99_scanf@plt>
   0x000011f1 <+52>:    add    esp,0x10
   0x000011f4 <+55>:    mov    edx,DWORD PTR [ebp-0x14]
   0x000011f7 <+58>:    mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x10]
   0x000011fa <+61>:    sub    esp,0x8
   0x000011fd <+64>:    push   edx
   0x000011fe <+65>:    push   eax
   0x000011ff <+66>:    call   0x119d <sum>
   0x00001204 <+71>:    add    esp,0x10
   0x00001207 <+74>:    mov    DWORD PTR [ebp-0xc],eax
   0x0000120a <+77>:    sub    esp,0x8
   0x0000120d <+80>:    push   DWORD PTR [ebp-0xc]
   0x00001210 <+83>:    lea    eax,[ebx-0x1fe7]
   0x00001216 <+89>:    push   eax
   0x00001217 <+90>:    call   0x1040 <printf@plt>
   0x0000121c <+95>:    add    esp,0x10
   0x0000121f <+98>:    mov    eax,0x0
   0x00001224 <+103>:   lea    esp,[ebp-0x8]
   0x00001227 <+106>:   pop    ecx
   0x00001228 <+107>:   pop    ebx
   0x00001229 <+108>:   pop    ebp
   0x0000122a <+109>:   lea    esp,[ecx-0x4]
   0x0000122d <+112>:   ret
End of assembler dump.

栈对齐作用：代码确保栈按 16 字节对齐。在操作后，堆栈指针寄存器 esp 的值会小于或等于操作前的值，意味着栈可能会增长，这样可以保护栈上已有的数据
栈对齐原因：在主函数中进行栈对齐，是为了防止函数在栈未对齐的情况下被调用，因为未对齐可能导致程序运行缓慢。虽然 4 字节对齐很重要，但在 x86 架构中，16 字节是缓存行宽度。如果主函数的栈未对齐，那么程序的其余部分也会受影响

下面是我编译的，与图片上一致

pwndbg> disassemble sum
Dump of assembler code for function sum:
   0x0000119d <+0>:     push   ebp
   0x0000119e <+1>:     mov    ebp,esp
   0x000011a0 <+3>:     sub    esp,0x10
   0x000011a3 <+6>:     call   0x122e <__x86.get_pc_thunk.ax>
   0x000011a8 <+11>:    add    eax,0x2e4c
   0x000011ad <+16>:    mov    edx,DWORD PTR [ebp+0x8]
   0x000011b0 <+19>:    mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]
   0x000011b3 <+22>:    add    eax,edx
   0x000011b5 <+24>:    mov    DWORD PTR [ebp-0x4],eax
   0x000011b8 <+27>:    mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x4]
   0x000011bb <+30>:    leave
   0x000011bc <+31>:    ret
End of assembler dump.

代码片段分析：代码是sum函数的汇编实现。push %ebp将基址指针寄存器ebp的值压入栈，mov %esp, %ebp建立新的栈帧，sub $0x10, %esp从堆栈指针寄存器esp中减去 16（十六进制的 0x10），后续指令进行数据移动和加法操作等。
疑问及解释：
1. “Why?” 标注的sub $0x10, %esp指令，目的是为栈帧分配空间，这可能是编译器为保证栈按字边界对齐而进行的优化操作，通过添加填充字节来实现。
2. “I only use 4bytes” 标注的mov -0x4(%ebp), %eax指令，虽然只使用 4 字节数据，但整体操作与栈对齐和编译器优化有关。
总结说明：编译器有时会通过添加填充字节优化代码，使其对齐到字边界，理解准确的栈位置需要仔细查看汇编代码。
函数开始：push %ebp将当前基址指针压入栈，保存上一个函数的栈帧基址。mov %esp, %ebp把当前堆栈指针的值赋给基址指针，建立新的栈帧。sub $0x10, %esp为当前函数的局部变量和临时数据在栈上分配 16 字节空间。
参数传递：
1. mov 0x8(%ebp), %edx：从相对于基址指针ebp偏移 8 字节的内存位置读取数据，存入edx寄存器，这是获取第一个参数。
2. mov 0xc(%ebp), %eax：从相对于ebp偏移 12 字节的内存位置读取数据，存入eax寄存器，这是获取第二个参数。在 32 位程序中，函数参数通常按顺序从右向左压入栈，所以从栈中相对ebp的特定偏移处获取参数。
函数运算与返回：add %edx, %eax将两个参数相加。mov %eax, -0x4(%ebp)把相加结果暂存到相对于ebp偏移 -4 字节的栈位置。最后mov -0x4(%ebp), %eax把结果再存入eax寄存器，因为在 32 位程序中，函数返回值一般通过eax寄存器传递，随后leave和ret指令用于恢复栈帧并返回。

程序在内存中的完整布局

内核空间（Kernel space）：位于内存的高地址部分，大小为 1GB，地址从0xc0000000（即TASK_SIZE）往上。内核空间由操作系统内核使用，用于管理硬件资源、提供系统服务等，用户程序一般不能直接访问。
用户空间（User space）：大小为 3GB，从地址 0 到0xc0000000。其中包含以下几个部分：
- 栈（Stack）：在用户空间的较高地址，向下增长。用于存储函数的局部变量、参数和返回地址等，随着函数调用和返回，栈空间动态变化。
- 内存映射区域（Memory Mapping Region）：用于映射文件、共享内存等，在栈和堆之间。
- 堆（Heap）：在用户空间较低地址，向上增长。由程序动态分配内存时使用，如通过malloc等函数申请的内存。
- BSS 段（BSS segment）：存储未初始化的全局变量和静态变量，在程序加载时会被初始化为 0。
- 数据段（Data Segment）：存放已初始化的全局变量和静态变量。
- 文本段（Text Segment，ELF）：处于最低地址，存放程序的可执行代码（机器指令），通常是只读的。

布局的对应

int a = 0; // .data
int b; // .bss
const double PI = 3.14159f; // .rodata

int main(){
    int c = 321; // stack
    char *d = malloc(16); // heap
    return 0;
}

发表于 2025-03-17 23:57 wander_hui 阅读(654) 评论(0) 收藏举报

x86汇编语言基础

寄存器

通用寄存器：

段寄存器：

指令集

mov

push pop

Arithmetic

jump

cmp

系统调用

例子

程序在内存中的完整布局

布局的对应