《汇编语言：基于X86处理器》第4章 数据传送、寻址和算术运算（1）
本章介绍了数据传送和算术运算的若干必要指令，用大量的篇幅说明了基本寻址模式，如直接寻址、立即寻址和可以用于处理数组的间接寻址。同时，还展示了怎样创建循环和怎样使用一些基本运算符，如 OFFSET，PTR 和LENGTHOF。阅读本章后，将会了解除条件语句之外的汇编语言的基本工作知识。
4.1.1 引言
用Java或C++这样的语言编程时，编译器产生的大量语法错误信息很容易让初学者感到心烦。编译器执行严格类型检查，以避免可能出现诸如不匹配变量和数据的错误。另一方面，只要处理器指令集允许，汇编器就能完成任何操作请求。换句话说，汇编语言就是将程序员的注意力集中在数据存储和具体机器细节上。编写汇编语言代码时，必须要了解处理器的限制。而 x86 处理器具有众所周知的复杂指令集(complex instruction set)，因此，可以用许多方法来完成任务。
如果花时间深人了解本章介绍的材料，则阅读本书其他内容会更加顺利。随着示例程序越来越复杂，需要依赖对本章介绍的基础工具的掌握。
4.1.2 操作数类型第
3 章介绍过x86 指令格式:
[label:] mnemonie [operands] [ ;comment]
指令包含的操作数个数可以是:0 个，1 个，2 个或 3 个。这里，为了清晰起见，省略掉标号和注释:
mnemonic(助记符)
mnemonic [destination]
mnemonic [destination], [source]
mnemonic [destinationl, [source-1l, [source-2]
操作数有3 种基本类型:
●立即数--使用数字文本表达式
●寄存器操作数--使用CPU 内已命名的寄存器
●内存操作数--引用内存位置
表4-1说明了标准操作数类型，它使用了简单的操作数符号(32位模式下)，这些符号来自Intel 手册并进行了改编。从现在开始，本书将用这些符号来描述每条指令的语法。
4.1.3 直接内存操作数
变量名引用的是数据段内的偏移量。例如，如下变量varl 的声明表示，该变量的大小类型为字节，值为十六进制的 10:
.data
varl BYTE 10h
可以编写指令，通过内存操作数的地址来解析(查找)这些操作数。假设varl 的地址偏移量为10400h。如下指令将该变量的值复制到AL寄存器中:
mov al varl
指令会被汇编为下面的机器指令:
A0 00010400
这条机器指令的第一个字节是操作代码(即操作码(opcode))。剩余部分是var1的32位十六进制地址。虽然编程时有可能只使用数字地址，但是如同var1一样的符号标号会让使用内存更加容易。
另一种表示法。一些程序员更喜欢使用下面这种直接操作数的表达方式，因为，括号意味着解析操作:
mov al.[var1]
MASM 允许这种表示法，因此只要愿意就可以在程序中使用。由于多数程序(包括Microsoft的程序)印刷时都没有用括号，所以，本书只在出现算术表达式时才使用这种带括号的表示法:
mov al,[var1 +5]
(这就是直接偏移量操作数，将在4.1.8节中作为一个主题进行详细讨论。)
4.1.4 MOV指令
MOV指令将源操作数复制到目的操作数。作为数据传送(data transfer)指令，它几乎用在所有程序中。在它的基本格式中，第一个操作数是目的操作数，第二个操作数是源操作数:
MOV destination，source
其中，目的操作数的内容会发生改变，而源操作数不会改变。这种数据从右到左的移动与C++或Java 中的赋值语句相似:
dest = source
在几乎所有的汇编语言指令中，左边的操作数是目标操作数，而右边的操作数是源操作数。只要按照如下原则，MOV 指令使用操作数是非常灵活的。
●两个操作数必须是同样的大小。
●两个操作数不能同时为内存操作数。
●指令指针寄存器(IP、EIP或RIP)不能作为目标操作数。
下面是MOV指令的标准格式:
MOV reg, reg
MOV mem, reg
MOV reg, mem
MOV mem, imm
MOV reg, imm内存到内存 单条MOV指令不能用于直接将数据从一个内存位置传送到另一个内存位置。相反，在将源操作数的值赋给内存操作数之前，必须先将该数值传送给一个寄存器:
.data
var1 WORD ?
var2 WORD ?
.code
mov ax, var1
mov var2, ax在将整型常数复制到一个变量或寄存器时，必须考虑该常量需要的最少字节数。第1章的表 1-4 给出了无符号整型常数的大小，表 1-7给出了有符号整型常数的大小。
覆盖值
下述代码示例演示了怎样通过使用不同大小的数据来修改同一个32位寄存器。当oneWord 字传送到AX 时，它就覆盖了AL中已有的值。当 oneDword 传送到EAX时，它就覆盖了AX的值。最后，当0被传送到AX 时，它就覆盖了EAX的低半部分。
.data
oneByte BYTE 78h
oneWord WORD 1234h
oneDword DWORD 12345678h
.code
mov eax,0 ;EAX = 00000000h
mov al,oneByte ;EAX = 00000078h
mov ax，oneWord ;EAX = 00001234h
mov eax,oneDword ;EAX = 12345678h
mov ax，0 ;EAX = 12340000h完整代码测试笔记：
;4.1.4_p75.asm MOV指令 内存到内存， 覆盖值 的示例, 第75页.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO, dwExitCode:DWORD.data
var1 WORD 16
var2 WORD 32oneByte BYTE 78h
oneWord WORD 1234h
oneDword DWORD 12345678h.code
main PROCmov eax, 0mov ax, var1mov var2, axmov eax, 0 ;EAX = 00000000hmov al, oneByte ;EAX = 00000078hmov ax, oneWord ;EAX = 00001234hmov eax, oneDword ;EAX = 12345678hmov ax, 0 ;EAX = 12340000h INVOKE ExitProcess, 0
main ENDP
END main4.1.5 整数的全零/符号扩展
1.把一个较小的值复制到一个较大的操作数
尽管 MOV指令不能直接将较小的操作数复制到较大的操作数中，但是程序员可以想办法解决这个问题。假设要将count(无符号，16位)传送到ECX(32位)，可以先将ECX设置为0，然后将count传送到CX:
.data
count WORD 1
.code
mov ecx，0
mov cx, count如果对一个有符号整数-16进行同样的操作会发生什么呢?
.data
signedVal SWORD -16 ;FFFOh(-16)
.code
mov ecx，0
mov cx, signedVal :ECX = 0000FFF0h(+65，520)ECX中的值(+65520)与-16完全不同。但是，如果先将ECX设置为FFFFFFFFh然后再把 signedVal复制到CX，那么最后的值就是完全正确的:
mov ecx, 0FFFFFFFFh
mov cx, signedVal :ECX =FFFFFFFOh(-16)
本例的有效结果是用源操作数的最高位(1)来填充目的操作数 ECX 的高 16 位，这种技术称为符号扩展(sign extension)。当然，不能总是假设源操作数的最高位是1。幸运的是，Intel 的工程师在设计指令集时已经预见到了这个问题，因此，设置了 MOVZX 和MOVSX指令来分别处理无符号整数和有符号整数。
2.MOVZX指令
MOVZX指令(进行全零扩展并传送)将源操作数复制到目的操作数，并把目的操作数0 扩展到 16 位或 32 位。这条指令只用于无符号整数，有三种不同的形式:
MOVZX reg32, reg/mem8
MOVZX reg32, reg/mem16
MOVZX reg16, reg/mem8
(操作数符号含义见表 4-1。)在三种形式中，第一个操作数(寄存器)是目的操作数，第二个操作数是源操作数。注意，源操作数不能是常数。下例将二进制数10001111进行全零扩展并传送到 AX:
.data
byteVal BYTE 10001111b
.code
movzx ax, byteVal :AX=0000000010001111b
图4-1展示了如何将源操作数进行全零扩展，并送入16位目的操作数下面例子的操作数是各种大小的寄存器:
mov bx, 0A69Bh
movzx eax, bx ;EAX =0000A69Bh
movzx edx, bl ;EDX =0000009Bh
movzx cx, bl ;CX = 009Bh
下面例子的源操作数是内存操作数，执行结果是一样的:
.data
bytel BYTE 9Bh
wordl WORD 0A69Bh
.code
movzx eax, word1 ;EAX = 0000A69Bh
movzx edx, bytel ;EDX =0000009Bh
movzx cx, bytel ;CX = 009Bh
完整代码测试笔记：
;4.1.5_p76.asm 整数的全零 movzx指令示例.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO, dwExitCode:DWORD.data
count WORD 1
byteVal BYTE 10001111b.code
main PROCmov ecx, 0 ;没有这行，下面一行执行后ecx的值不会是1mov cx, count ;ecx = 1movzx ax, byteVal ;ax = 0000000010001111b = 143d = 8Fh, eax的高16是随机值 EAX = 00AF008Fmovzx eax, byteVal ;eax = 143d = 8Fhmov bx, 0A69hmovzx eax, bx ;EAX = 0000A69Bhmovzx edx, bl ;EDX = 0000009Bhmovzx cx, bl ;ECX = 0000009BhINVOKE ExitProcess, 0
main ENDP
END main3.MOVSX 指令
MOVSX指令(进行符号扩展并传送)将源操作数内容复制到目的操作数，并把目的操作数符号扩展到16位或32位。这条指令只用于有符号整数，有三种不同的形式:
movsx reg32, reg/mem8
movsx reg32, reg/mem16
movsx reg16, reg/mem8
操作数进行符号扩展时，在目的操作数的全部扩展位上重复(复制)长度较小操作数的最高位。下面的例子是将二进制数1000 1111b进行符号扩展并传送到AX:
.data
byteVal BYTE 10001111b
.code
movsx ax, byteVal ;AX=1111111110001111b
如图 4-2 所示，复制最低8 位，同时，将源操作数的最高位复制到目的操作数高 8位的每一位上。
如果一个十六进制常数的最大有效数字大于 7，那么它的最高位等于1。如下例所示，传送到 BX 的十六进制数值为A69B，因此，数字“A”就意味着最高位是1。(A69B 前面的0是一种方便的表示法，用于防止汇编器将常数误认为标识符。)
mov bx，0A69Bh
movsx eax，bx ;EAX = FFFFA69Bh
movsx edx, b1 ;EDX = FFFFFF9Bh
movsx cx, b1 ;CX = FF9Bh
完整代码测试笔记：
;4.1.5_p77.asm 整数的全零 movsx指令示例(进行答号扩展并传送).386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO, dwExitCode:DWORD.data
signedVal SWORD -16 ;FFFOh (-16)
byteVal BYTE 10001111b.code
main PROCmov ecx,0mov cx,signedVal ;ECX = 0000FFF0h(+65,520)mov ecx,0FFFFFFFFhmov cx,signedVal ;ECX = FFFFFFFOh(-16)movsx ax,byteVal ;AX = 1111111110001111bmov bx,0A698hmovsx eax,bx ;EAX = FFFFA69Bhmovsx edx,bl ;EDX = FFFFFF9Bhmovsx cx,bl ;CX = FF9BhINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
4.1.6 LAHF 和SAHF
指令LAHF(加载状态标志位到AH)指令将EFLAGS寄存器的低字节复制到AH。被复制的标志位包括:符号标志位、零标志位、辅助进位标志位、奇偶标志位和进位标志位。使用这条指令，可以方便地把标志位副本保管在变量中:
.data
saveflags BYTE ?
.code
lahf ;将标志位加载到AH
mov saveflags, ah ;用变量保存这些标志位
SAHF(保存AH内容到状态标志位)指令将AH内容复制到EFLAGS(或RFLAGS)寄存器低字节。例如，可以检索之前保存到变量中的标志位数值:
mov ah，saveflags ;加载被保存标志位到AH
sahf ;复制到FLAGS寄存器
完整代码测试笔记：
;4.1.6_p78.asm LAHF和SAHF指令 第78页
;LAHF(加载状态标志位到AH)指令将EFLAGS寄存器的低字节复制到AH。被复制的标志位包括:符号标志位、零标志位、辅助进位标志位、奇偶标志位和进位标志位。
;使用这条指令，可以方便地把标志位副本保管在变量中:
;SAHF(保存AH内容到状态标志位)指令将AH内容复制到EFLAGS(或RFLAGS)寄存器低字节。.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
saveflags BYTE ?.code
main PROClahf ;将标志位加载到AHmov saveflags,ah ;用变量保存这些标志位mov ah,saveflags ;加载被保存标志位到AHsahf ;复制到FLAGS寄存器INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
4.1.7 XCHG指令
XCHG(交换数据)指令交换两个操作数内容。该指令有三种形式:
XCHG reg, reg
XCHG reg, mem
XCHG mem, reg
除了XCHG指令不使用立即数作操作数之外，XCHG指令操作数的要求与MOV指令操作数要求(参见4.1.4 节)是一样的。在数组排序应用中，XCHG 指令提供了一种简单的方法来交换两个数组元素。下面是几个使用XCHG 指令的例子。
xchg ax, bx ;交换16位寄存器内容
xchg ah, al ;交换8位寄存器内容
xchg var1, bx ;交换16位内存操作数与BX寄存器内容
xchg eax, ebx ;交换32位寄存器内容
如果要交换两个内存操作数，则用寄存器作为临时容器，把MOV指令与XCHG指令一起使用:
mov ax, va11
xchg ax, va12
mov va11, ax
完整代码测试笔记：
;4.1.7_p78.asm XCHG指令
.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
val1 WORD 16
val2 WORD 32.code
main PROCxchg ax,bx ;交换16位寄存器内容xchg ah,al ;交换8位寄存器内容xchg val1,bx ;交换16位内存操作数与BX寄存器内容xchg eax,ebx ;交换32位寄存器内容mov val1,16 ;还原初始val1的值mov ax,val1xchg ax,val2mov val1,axINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.1.8 直接-偏移量操作数
变量名加上一个位移就形成了一个直接-偏移量操作数。这样可以访问那些没有显式标记的内存位置。假设现有一个字节数组arrayB:
arrayB BYTE 10h, 20h, 30h, 40h, 50h
用该数组作为MOV指令的源操作数，则自动传送数组的第一个字节:
mov al, arrayB ;AL=10h
通过在arrayB偏移量上加1就可以访问该数组的第二个字节:
mov al, [arrayB+1] ;AL=20h
如果加2就可以访问该数组的第三个字节:
mov al, [arrayB+2] ;AL=30h
形如arrayB+1一样的表达式通过在变量偏移量上加常数来形成所谓的有效地址。有效地址外面的括号表明，通过解析这个表达式就可以得到该内存地址指示的内容。汇编器并不要求在地址表达式之外加括号，但为了清晰明了，本书还是强烈建议使用括号。
MASM 没有内置的有效地址范围检查。在下面的例子中，假设数组arrayB 有 5个字节，而指令访问的是该数组范围之外的一个内存字节。其结果是一种难以发现的逻辑错误，因此，在检查数组引用时要非常小心:
mov al, [arrayB+20] ;AL=?
字和双字数组 在16位的字数组中，每个数组元素的偏移量比前一个多2个字节。这就是为什么在下面的例子中，数组ArrayW加2才能指向该数组的第二个元素:
.data
arrayW WORD 100h, 200h, 300h
.code
mov ax, arrayW ;AX=100h
mov ax, [arrayW+2] ;AX=200h
同样，如果是双字数组，则第一个元素偏移量加4才能指向第二个元素:
.data
arrayD DWORD 10000h, 20000h
.code
mov eax, arrayD ;EAX=10000h
mov eax, [arrayD+4] ;EAX=20000h
完整代码测试笔记：
;4.1.8_p79.asm 直接-偏移量操作数.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
arrayB BYTE 10h,20h,30h,40h,50h
arrayW WORD 100h,200h,300h
arrayD DWORD 10000h,20000h.code
main PROCmov eax,0mov al,arrayB ;AL = 10hmov al,[arrayB+1] ;AL = 20hmov al,[arrayB+2] ;AL = 30hmov ax,arrayW ;AX = 100hmov ax,[arrayW+2] ;AX = 200hmov eax,arrayD ;EAX = 10000hmov eax,[arrayD+4] ;EAX = 20000hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.1.9示例程序(Moves)
该程序中包含了本章迄今介绍的所有指令，包括:MOV、XCHG、MOVSX 和MOVZX，展示了字节、字和双字是如何受到它们的影响。同时，程序中还包括了一些直接-偏移量操作数。
;数据传送示例 (Moves.asm)
;数据传送示例(Moves.asm)
.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
val1 WORD 1000h
val2 WORD 2000h
arrayB BYTE 10h,20h,30h,40h,50h
arrayW WORD 100h,200h,300h
arrayD DWORD 10000h,20000h.code
main PROC;演示 MOVZX指令mov bx,0A69Bhmovzx eax,bx ;EAX = 0000A69Bhmovzx edx,bl ;EDX = 0000009Bhmovzx cx,bl ;CX = 009Bh;演示MOVSX指令mov bx,0A69Bhmovsx eax,bx ;EAX = FFFFA69Bhmovsx edx,bl ;EDX = FFFFFF9Bhmov bl,7Bhmovsx cx,bl ;CX = 007Bh;内存-内存的交换mov ax,val1 ;AX = 1000hxchg ax,val2 ;AX = 2000h，va12 = 1000hmov val1,ax ;vall=2000h;直接-偏移量寻址(字节数组)mov al,arrayB ;AL = 10hmov al,[arrayB+1] ;AL = 20hmov al,[arrayB+2] ;AL = 30h;直接-偏移量寻址(字数组)mov ax,arrayW ;AX = 100hmov ax,[arrayW+2] ;AX = 200h;直接-偏移量寻址(双字数组)mov eax,arrayD ;EAX = 10000hmov eax,[arrayD+4] ;EAX = 20000hmov eax,[arrayD+4] ;EAX = 20000hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
该程序不会产生屏幕输出，但是可以用调试器(debugger)运行。
在Visual Studio调试器中显示CPU标志位
在调试期间显示CPU 状态标志位时，在 Debug菜单中选择Windows子菜单，再选择Register。在Register 窗口，右键选择下拉列表中的Flags。要想查看这些菜单选项，必须调试程序。下表是Register 窗口中用到的标志位符号:
每个标志位有两个值:0(清除)或1(置位)。示例如下:
调试程序期间，当逐步执行代码时，指令只要修改了标志位的值，则标志位就会显示为红色。这样就可以通过单步执行来了解指令是如何影响标志位的，并可以密切关注这些标志位值的变化。
4.1.10 本节回顾
1.操作数的三种基本类型是什么?
答：寄存器操作数、立即数操作数和内存操作数
2.(真/假):MOV指令的目的操作数不能为段寄存器。
答：假，例如：mov ax, 1000h
mov cs,ax
3.(真/假):MOV指令中的第二个操作数是目的操作数
答：假， mov 目的操作数，源操作数
4.(真/假):EIP寄存器不能作为 MOV 指令的目的操作数。
答：真
5.Intel使用的操作数符号中，reg/mem32的含义是什么?
答：32位寄存器或内存操作数
6.Intel使用的操作数符号中，imm16的含义是什么?
答：16位立即（常数）操作数
4.2加法和减法
算术运算是汇编语言中一个大得令人惊讶的主题!本节重点在于加法和减法，乘法和除法将在第 7章讨论，浮点运算将在第 12章讨论。
先从最简单、最有效的指令开始:INC(增加)和 DEC(减少)指令，即加1和减 1。然后是能提供更多操作的 ADD、SUB 和NEG(非)指令。最后，将讨论算术运算指令如何影响 CPU 状态标志位(进位位、符号位、零标志位等)。请记住，汇编语言的细节很重要。
4.2.1 INC和DEC指令
INC(增加)和DEC(减少)指令分别表示寄存器或内存操作数加1和减1。语法如下所示:
INC reg/mem
DEC reg/mem
下面是一些例子:
.data
myWord WORD 1000h
.code
inc myWord ;myWord = 1001h
mov bx,myWord
dec bx ;BX = 1000h根据目标操作数的值，溢出标志位、符号标志位、零标志位、辅助进位标志位、进位标志位和奇偶标志位会发生变化。INC 和 DEC 指令不会影响进位标志位(这还真让人吃惊)。
完整代码测试笔记：
;4.2.1_p81.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
myWord WORD 0FFFFh.code
main PROCinc myWord ;myWord = 0hmov bx,myWorddec bx ;BX = FFFFhadd bx,1 ;BX = 0hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main运行调试：
inc myWord指令执行后，myWord = 0，进位标志没有变化。
add bx,1指令执行后，BX=0，进位标志有变化了。
4.2.2 ADD指令
ADD指令将长度相同的源操作数和目的操作数进行相加操作。语法如下:
ADD dest, source
在操作中，源操作数不能改变，相加之和存放在目的操作数中。该指令可以使用的操作数与MOV指令相同(参见4.1.4节)。下面是两个32位整数相加的短代码示例:
.data
var1 DWORD 10000h
var2 DWORD 20000hmov eax,var1 ;EAX = 10000h
add eax,var2 ;EAX = 30000h标志位进位标志位、零标志位、符号标志位、溢出标志位、辅助进位标志位和奇偶标志位根据存人目标操作数的数值进行变化。4.2.6节将介绍标志位如何发生作用。
完整代码测试笔记：
;4.2.2_p81.asm.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
var1 DWORD 10000h
var2 DWORD 20000h.code
main PROCmov eax,var1 ;EAX = 10000hadd eax,var2 ;EAX = 30000hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
运行结果：
4.2.3 SUB 指令
SUB dest, source
下面是两个32位整数相减的短代码示例:
.data
var1 DWORD 30000h
var2 DWORD 10000h
.code
mov eax,var1 ;EAX = 30000h
sub eax,var2 ;EAX = 20000h标志位 进位、零标位、符号标志位、溢出标志位、辅助进位标志位和奇偶标志位根据存人目标操作数的数值进行变化。
完整代码测试笔记：
;4.2.3_p82.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
var1 DWORD 30000h
var2 DWORD 10000h.code
main PROCmov eax,var1 ;EAX = 30000hsub eax,var2 ;EAX = 20000hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main运行调试：
4.2.4 NEG指令
NEG(非)指令通过把操作数转换为其二进制补码，将操作数的符号取反。下述操作数可以用于该指令:
NEG reg
NEG mem
(将目标操作数按位取反再加1，就可以得到这个数的二进制补码。
标志位 进位标志位、零标志位、符号标志位、溢出标志位、辅助进位标志位和奇偶标志位根据存入目标操作数的数值进行变化。
完整代码测试笔记：
;4.2.4_p82.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
var1 DWORD 1.code
main PROCmov eax,var1neg eaxneg var1INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main运行调试：
4.2.5 执行算术表达式
使用 ADD、SUB 和 NEG指令，就有办法来执行汇编语言中的算术表达式，包括加法、减法和取反。换句话说，当有下述表达式时，就可以模拟 C++ 编译器的行为:
Rval = -Xval + (Yval - Zval)
现在来看看，使用如下有符号32位变量，汇编语言是如何执行上述表达式的。
Rval SDWORD ?
Xval SDWORD 26
Yval SDWORD 30
Zval SDWORD 40转换表达式时，先计算每个项，最后再将所有项结合起来。首先，对 Xval 的副本进行取反，并存人寄存器:
; first term: -Xval
mov eax, Xval
neg eax ;EAX = -26然后，将 Yval 复制到寄存器中，再减去 Zval;
;second term:(Yval - Zval)
mov ebx, Yval
sub ebx, Zval ;EBX = -10最后，将两个项(EAX和EBX的内容)相加:
; add the terms and store:
add eax, ebx
mov Rval, eax ;-36完整代码测试笔记：
;4.2.5_p82.asm 执行算术表达式 Rval = -Xval + (Yval - Zval).386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
Rval SDWORD ?
Xval SDWORD 26
Yval SDWORD 30
Zval SDWORD 40.code
main PROC;first term; -Xvalmov eax,Xvalneg eax ;EAX = -26;second term: (Yval - Zval)mov ebx,Yvalsub ebx,Zval ;EBX = -10;add the terms and store:add eax,ebxmov Rval,eax ;-36INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main运行调试：
4.2.6 加减法影响的标志位
执行算术运算指令时，常常想要了解结果。它是负数、正数还是零?对目的操作数来说，它是太大，还是太小?这些问题的答案有助于发现计算错误，否则可能会导致程序的错误行为。检查算术运算结果使用的是 CPU 状态标志位的值，同时，这些值还可以触发条件分支指令，即基本的程序逻辑工具。下面是对状态标志位的简要概述:
●进位标志位意味着无符号整数溢出。比如，如果指令目的操作数为8位，而指令产生的结果大于二进制的1111 1111，那么进位标志位置1。
●溢出标志位意味着有符号整数溢出。比如，指令目的操作数为 16位，但其产生的负数结果小于十进制的 -32 768，那么溢出标志位置1。
●零标志位意味着操作结果为0。比如，如果两个值相等的操作数相减，则零标志位置1。
●符号标志位意味着操作产生的结果为负数。如果目的操作数的最高有效位(MSB)置1，则符号标志位置 1。
●奇偶标志位是指，在一条算术或布尔运算指令执行后，立即判断目的操作数最低有效字节中1的个数是否为偶数。
●辅助进位标志位置1，意味着目的操作数最低有效字节中位3有进位。
要在调试时显示 CPU状态标志位，打开Register窗口，右键点击该窗口，并选择Flags。
1.无符号数运算:零标志位、进位标志位和辅助进位标志位
当算术运算结果等于0时，零标志位置1。下面的例子展示了执行SUB、INC 和 DEC指令后，目的寄存器和零标志位的状态:
mov ecx,1
sub ecx,1 ;ECX = 0,ZF = 1
mov eax,0FFFFFFFFh
inc eax ;EAX = 0,ZF = 1
inc eax ;EAX = 1,ZF = 0
dec eax ;EAX = 0,ZF = 1加法和进位标志位 如果将加法和减法分开考虑，那么进位标志位的操作是最容易解释的。两个无符号整数相加时，进位标志位是目的操作数最高有效位进位的副本。直观地说，如果和数超过了目的操作数的存储大小，就可以认为 CF=1。在下面的例子里，ADD 指令将进位标志位置1，原因是，相加的和数(100h)超过了 AL 的大小:
mov al, 0FFh
add al, 1 ;AL = 00, CF = 1图4-3演示了在0FFh上加1时，操作数的位是如何变化的。AL最高有效位的进位复制到进位标志位。
另一方面，如果AX的值为00FFh，则对其进行加1操作后，和数不会超过16位，那么进位标志位清0:
mov ax, 00FFh
add ax, 1 ;AX = 0100h, CF = 1但是，如果AX的值为FFFFh，则对其进行加1操作后，AX的高位就会产生进位:
mov ax, 0FFFFh
add ax, 1 ;AL = 0000, CF = 1减法和进位标志位 从较小的无符号整数中减去较大的无符号整数时，减法操作就会将进位标志位置1。图4-4说明了，操作数为8位时，计算(1-2)会出现什么情况。下面是相应的汇编代码:
mov al, 1
sub al, 2 ;AL = FFh, CF = 1
提示 INC和DEC指令不会影响进位标志位。在非零操作数上应用NEG指令总是会将进位标志位置 1。
辅助进位标志位 辅助进位(AC)标志位意味着目的操作数位3有进位或借位。它主要用于二进制编码的十进制数(BCD)运算，也可以用于其他环境。现在，假设计算(1+0Fh)，和数在位4上为1，这是位3的进位:
mov al, 0Fh
add al, 1 ;AC = 1计算过程如下:
奇偶标志位 目的操作数最低有效字节中1的个数为偶数时，奇偶(PF)标志位置1。下例中，ADD 和 SUB 指令修改了 AL 的奇偶性:
mov al, 10001100b
add al, 00000010b ;AL = 1000 1110, PF = 1
sub al, 10000000b ;AL = 0000 1110, PF = 0执行了ADD 指令后，AL 的值为1000 1110(4个0，4个1)，PF=1。执行了SUB指令后，AL 的值包含了奇数个1，因此奇偶标志位等于0。
2.有符号数运算:符号标志位和溢出标志位
符号标志位 有符号数算术操作结果为负数，则符号标志位置1。下面的例子展示的是小数(4)减去大数(5):
mov eax, 4
sub eax, 5 ;EAX = -1, SF = 1从机器的角度来看，符号标志位是目的操作数高位的副本。下面的例子表示产生了负数结果后，BL 中的十六进制的值:
mov bl, 1 ;BL = 01h
sub bl, 2 ;BL = FFh(-1), SF = 1溢出标志位 有符号数算术操作结果与目的操作数相比，如果发生上溢或下溢，则溢出标志位置 1。例如，在第 1 章就了解到，8 位有符号整数的最大值为+127，再加 1 就会溢出:
mov al, +127
add al, 1 ;OF = 1同样，最小的负数为-128，再减 1就发生下溢。如果目的操作数不能容纳一个有效算术运算结果，那么溢出标志位置1:
mov al, -128
sub a1, 1 ;OF = 1加法测试 两数相加时，有个很简单的方法可以判断是否发生溢出。溢出发生的情况有:
●两个正数相加，结果为负数
●两个负数相加，结果为正数
如果两个加数的符号相反，则不会发生溢出。
硬件如何检测溢出 加法或减法操作后，CPU用一种有趣的机制来检测溢出标志位的状态。计算结果的最高有效位产生的进位与结果的最高位进行异或操作，异或的结果存人溢出标志位。如图4-5所示，两个8位二进制数10000000和11111110相加，产生进位 CF=1，和数最高位(位7)=0，即1XOR0=1，则OF=1。
NEG指令 如果NEG指令的目的操作数不能正确存储，则该结果是无效的。例如，AL 中存放的是-128，对其求反，正确的结果为+128，但是这个值无法存人AL。则溢出标志位置1就表示AL中存放的是一个无效的结果:
mov al, -128 ;AL = 1000 0000b
neg al ;AL = 1000 0000b, OF = 1反之，如果对 +127 求反，结果是有效的，则溢出标志位清 0:
mov al, +127 ;AL = 1000 0000b
neg al ;AL = 1000 0000b, OF = 0CPU 如何知道一个算术运算是有符号的还是无符号的?答案看上去似乎有点愚蠢它不知道!在算术运算之后，不论标志位是否与之相关，CPU都会根据一组布尔规则来设置所有的状态标志位。程序员要根据执行操作的类型，来决定哪些标志位需要分析哪些可以忽略。
4.2.7 示例程序(AddSubTest)
AddSubTest程序利用ADD、SUB、INC、DEC和NEG指令执行各种算术运算表达式，并展示了相关状态标志位是如何受到影响的:
;加法和减法 (AddsubTest.asm)
.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
Rval SDWORD ?
Xval SDWORD 26
Yval SDWORD 30
Zval SDWORD 40.code
main PROC;INC和DECmov ax,1000hinc ax ;ax = 1001hdec ax ;ax = 1000h;表达式:Rval=-Xval+(Yval-Zval)mov eax,Xval neg eax ;eax = -26mov ebx,Yvalsub ebx,Zval ;ebx = -10add eax,ebxmov Rval,eax ;Rval = -36;零标志位示例mov cx,1sub cx,1 ;ZF = 1mov ax,0FFFFhinc ax ;ZF = 1;符号标志位示例mov cx,0sub cx,1 ;SF = 1mov ax,7FFFhadd ax,2 ;SF = 1;进位标志位示例mov al,0FFhadd al,1 ;CF = 1, AL = 00;溢出标志位示例mov al,+127add al,1 ;OF = 1mov al,-128sub al,1 ;OF = 1INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
4.2.8 本节回顾
问题1~问题 5 使用如下数据:
.data
val1 BYTE 10h
val2 WORD 8000h
val3 OFFFFh DWORD
val4 WORD 7FFFh1.编写一条指令实现 val2加1。
答：inc val2
2.编写一条指令实现从 EAX 中减去 va13。
答：sub eax,val3
3.编写指令实现从 val2 中减去 val4。
答：mov ax,val4
sub val2,ax
4.如果用 ADD 指令实现 val2 加1，则进位标志位和符号标志位的值是多少?
答：进位标志位CF = 0，答号标志位SF=1
5.如果用ADD 指令实现 val4 加1，则溢出标志位和符号标志位的值是多少?
答：溢出标志位OF=1，符号标志位SF=1
6.有如下程序段，每条指令执行后，写出进位标志位、符号标志位、零标志位和溢出标志位的值:
mov ax, 7FF0h
add al,10h ;a. CF = 1 SF = 0 ZF = 1 OF = 0
add ah,1 ;b. CF = 0 SF = 1 ZF = 0 OF = 1
add ax,2 ;c. CF = 0 SF = 1 ZF = 0 OF = 0
完整的测试代码如下：
;4.2.8_6.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
val1 BYTE 10h
val2 WORD 8000h
val3 DWORD 0FFFFh
val4 WORD 7FFFh.code
main PROCmov ax,7FF0hadd al,10h ;a. CF = 1 SF = 0 ZF = 1 OF = 0add ah,1 ;b. CF = 0 SF = 1 ZF = 0 OF = 1add ax,2 ;c. CF = 0 SF = 1 ZF = 0 OF = 0INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
4.3 与数据相关的运算符和伪指令
此外，LABEL伪指令可以用不同的大小类型来重新定义同一个变量。本章的运算符和伪指令只代表MASM支持的一小部分运算符，完整内容参见附录D。
4.3.1 OFFSET运算符
OFFSET运算符返回数据标号的偏移量。这个偏移量按字节计算，表示的是该数据标号距离数据段起始地址的距离。图 4-6 所示为数据段内名为myByte的变量。
OFFSET 示例
在下面的例子中，将用到如下三种类型的变量:
.data
bVal BYTE ?
wVal WORD ?
dVal DWORD ?
dVal2 DWORD ?假设bVal 在偏移量为00404000(十六进制)的位置，则 OFFSET运算符返回值如下:
mov esi, OFFSET bVal ;ESI=0040 4000h
mov esi, OFFSET wVal ;ESI=0040 4001h
mov esi, OFFSET dVal ;ESI=0040 403h
mov esi, OFFSET dVal2 ;ESI=0040 4007hOFFSET也可以应用于直接-偏移量操作数。设myArray包含5个16位的字。下面的MOV指令首先得到myArray的偏移量，然后加4，再将形成的结果地址直接传送给ESI。因此，现在可以说ESI指向数组中的第3个整数。
.data
myArray WORD 1, 2, 3, 4, 5
.code
mov esi, OFFSET myArray + 4还可以用一个变量的偏移量来初始化另一个双字变量，从而有效地创建一个指针。如下例所示，pArray就指向bigArray的起始地址:
.data
bigArray DWORD 500 DUP(?)
pArray DWORD bigArray下面的指令把该指针的值加载到ESI 中，因此，这个ESI 寄存器就可以指向数组的起始地址:
mov esi, pArray
完整的测试代码如下：
;4.3.1_p87.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
bVal BYTE ?
wVal WORD ?
dVal DWORD ?
dVal2 DWORD ?
myArray WORD 1,2,3,4,5
bigArray DWORD 500 DUP(?)
pArray DWORD bigArray.code
main PROCmov esi,offset bVal ;ESI=002F 4000hmov esi,offset wVal ;ESI=002F 4001hmov esi,offset dVal ;ESI=002F 4003hmov esi,offset dVal2 ;ESI=002F 4007hmov esi,offset myArray ;ESI=002F 400Bhmov esi,offset myArray+4 ;ESI=002F 400Fh;下面两行效果一样mov esi,offset bigArray ;ESI=002F 4015hmov esi,pArray ;ESI=002F 4015hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.3.2 ALIGN 伪指令
ALIGN伪指令将一个变量对齐到字节边界、字边界、双字边界或段落边界。语法如下:
ALIGN bound
Bound 可取值有:1、2、4、8、16。当取值为1时，则下一个变量对齐于1字节边界(默认情况)。当取值为2时，则下一个变量对齐于偶数地址。当取值为4时，则下一个变量地址为 4 的倍数。当取值为16 时，则下一个变量地址为 16 的倍数，即一个段落的边界。为了满足对齐要求，汇编器会在变量前插入一个或多个空字节。为什么要对齐数据?因为，对于存储于偶地址和奇地址的数据来说，CPU 处理偶地址数据的速度要快得多。
下述例子中，bVal 处于任意位置，但其偏移量为00404000。在wVal之前插入ALIGN2 伪指令，这使得wVal对齐于偶地址偏移量:
bVal BYTE ? ; 0040 4000h
ALIGN 2
wVal WORD ? ; 0040 4002h
bVal2 BYTE ? ; 0040 4004h
ALIGN 4
dVal DWORD ? ; 0040 4008h
dVal2 DWORD ? ; 0040 400Ch
请注意，dVal 的偏移量原本是0040 4005，但是ALIGN4伪指令使它的偏移量成为00404008。
完整的测试代码如下：
;4.3.2_p88.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
bVal BYTE ?
ALIGN 2
wVal WORD ?
bVal2 BYTE ?
ALIGN 4
dVal DWORD ?
dVal2 DWORD ?
.code
main PROCmov esi,offset bVal ;0040 4000hmov esi,offset wVal ;0040 4002hmov esi,offset bVal2 ;0040 4004h;如果注释ALIGN 4, offset dVal为0040 4005h,再注释ALIGN 2 offset dVal为0040 4004hmov esi,offset dVal ;0040 4008h mov esi,offset dVal2 ;0040 400ChINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.3.3 PTR运算符
PTR运算符可以用来重写一个已经被声明过的操作数的大小类型。只要试图用不同于汇编器设定的大小属性来访问操作数，那么这个运算符就是必需的。
例如，假设想要将一个双字变量myDouble 的低16 位传送给AX。由于操作数大小不匹配，因此，汇编器不会允许这种操作:
.data
myDouble DWORD 12345678h
.code
mov ax,myDouble但是，使用WORDPTR运算符就能将低位字(5678h)送人AX:
mov ax, WORD PTR myDouble
为什么送人 AX 的不是1234h?因为，x86 处理器采用的是小端存储格式(参见3.4.9节)，即低位字节存放于变量的起始地址。如图 4-7所示，用三种方式表示 myDouble 的内存布局:第一列是一个双字，第二列是两个字(5678h、1234h)，第三列是四个字节(78h、56h、34h、12h)。
不论该变量是如何定义的，都可以用三种方法中的任何一种来访问内存。比如，如果myDouble的偏移量为0000，则以这个偏移量为首地址存放的16位值是5678h。同时也可以检索到1234h，其字地址为myDouble+2，指令如下:
mov ax, BYTE PTR [myDouble+2] ;1234h
同样，用BYTE PTR运行符能够把myDouble的单个字节传送到BL：
mov b1, BYTE PTR myDouble ;78h
注意，PTR 必须与一个标准汇编数据类型一起使用，这些类型包括:BYTE、SBYTEWORD、SWORD、DWORD、SDWORD、FWORD、QWORD或TBYTE。
将较小的值送入较大的目的操作数 程序可能需要将两个较小的值送入一个较大的目的操作数。如下例所示，第一个字复制到 EAX 的低半部分，第二个字复制到高半部分。而DWORD PTR 运算符能实现这种操作:
完整的测试代码如下：
;4.3.3_p89.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
wordList WORD 5678h,1234h.code
main PROCmov eax, DWORD PTR wordList ;EAX = 12345678hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main运行调试：
4.3.4 TYPE运算符
TYPE运算符返回变量单个元素的大小，这个大小是以字节为单位计算的。比如，TYPE为字节，返回值是1;TYPE为字，返回值是2;TYPE为双字，返回值是4;TYPE为四字，返回值是 8。示例如下:
.data
var1 BYTE ?
var2 WORD ?
var3 DWORD ?
var4 QWORD ?下表是每个 TYPE 表达式的值。
| 表达式 | 值 | 表达式 | 值 |
| TYPE var1 | 1 | TYPE var3 | 4 |
| TYPE var2 | 2 | TYPE var4 | 8 |
完整的测试代码如下：
;4.3.4_p89.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
var1 BYTE ?
var2 WORD ?
var3 DWORD ?
var4 QWORD ?.code
main PROC mov eax, TYPE var1 ;eax = 1mov eax, TYPE var2 ;eax = 2mov eax, TYPE var3 ;eax = 4mov eax, TYPE var4 ;eax = 8INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.3.5 LENGTHOF运算符
LENGTHOF运算符计算数组中元素的个数，元素个数是由数组标号同一行出现的数值来定义的。示例如下:
.data
byte1 BYTE 10,20,30
array1 WORD 30 DUP(?), 0, 0
array2 WORD 5 DUP(3 DUP(?))
array3 DWORD 1,2,3,4
digitStr BYTE "12345678",0如果数组定义中出现了嵌套的DUP 运算符，那么LENGTHOF返回的是两个数值的乘积。下表列出了每个 LENGTHOF 表达式返回的数值。
| 表达式 | 值 | 表达式 | 值 |
| LENGTHOF byte1 | 3 | LENGTHOF array3 | 4 |
| LENGTHOF array1 | 30+2 | LENGTHOF digitStr | 9 |
| LENGTHOF array2 | 5*3 |
如果数组定义占据了多个程序行，那么LENGTHOF只针对第一行定义的数据。比如有如下数据，则LENGHTOF myArray返回值为5:
myArray BYTE 10, 20, 30, 40, 50
BYTE 60, 70, 80, 90, 100
另外，也可以在第一行结尾处用逗号，并在下一行继续进行数组初始化。若有如下数据定义，LENGHOF myArray返回值为10:
myArray BYTE 10, 20, 30, 40, 50,
60, 70, 80, 90, 100
完整的测试代码如下：
;4.3.5_p90.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
byte1 BYTE 10,20,30
array1 WORD 30 DUP(?), 0, 0
array2 WORD 5 DUP(3 DUP(?))
array3 DWORD 1,2,3,4
digitStr BYTE "12345678",0
array4 BYTE 10,20,30,40,50BYTE 60,70,80,90,100
array5 BYTE 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100.code
main PROCmov eax, LENGTHOF byte1 ;eax = 3mov eax, lengthof array1 ;eax = 30+2 = 32mov eax, LENGTHOF array2 ;eax = 5*3 = 15mov eax, LENGTHOF array3 ;eax = 4mov eax, LENGTHOF digitStr ;eax = 9mov eax, LENGTHOF array4 ;eax = 5mov eax, LENGTHOF array5 ;eax = 10INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.3.6 SIZEOF运算符
SIZEOF运算符返回值等于LENGTHOF 与TYPE 返回值的乘积。如下例所示，intArray数组的TYPE=2LENGTHOF=32，因此，SIZEOF intArray = 64:
完整的测试代码如下：
;4.3.6_p90.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
intArray WORD 32 DUP(0).code
main PROCmov eax,SIZEOF intArray ;eax = 64INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main
4.3.7 LABEL 伪指令
LABEL 伪指令可以插入一个标号，并定义它的大小属性，但是不为这个标号分配存储空间。LABEL 中可以使用所有的标准大小属性，如BYTE、WORD、DWORD、QWORD或TBYTE。LABEL常见的用法是，为数据段中定义的下一个变量提供不同的名称和大小属性。如下例所示，在变量val32 前定义了一个变量，名称为val16，属性为 WORD:
.data
val16 LABEL WORD
val32 DWORD 12345678h
.code
mov ax,val16
mov dx,[val16+2]val16与val32共享同一个内存位置。LABEL伪指令自身不分配内存。有时需要用两个较小的整数组成一个较大的整数，如下例所示，两个 16 位变量组成一个32 位变量并加载到 EAX 中:
完整的测试代码如下：
;4.3.7_p90.asm .386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD.data
val16 LABEL WORD
val32 DWORD 12345678hLongValue LABEL DWORD
val1 WORD 5678h
val2 WORD 1234h.code
main PROCmov ax,val16 ;ax = 5678hmov dx,[val16+2] ;dx = 1234hmov eax,LongValue ;eax = 12345678hINVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main4.3.8 本节回顾
1.(真/假):OFFSET 运算符总是返回一个 16 位的数值。
答：假，返回数据标号的偏移量
2.(真/假):PTR运算符返回变量的32位地址。
答：假，返回变量操作类型的大小地址。
3.(真/假):对双字操作数，TYPE 运算符返回值为 4。
答：真
4.(真/假):LENGTHOF运算符返回操作数的字节数。
答：假，LENGTHOF运算符返回操作数的元素个数。
5.(真/假):SIZEOF运算符返回操作数的字节数。
答：真