【汇编语言】call 和 ret 指令(一) —— 探讨汇编中的ret和retf指令以及call指令及其多种转移方式

文章目录

  • 前言
  • [1. ret 和 retf](#1. ret 和 retf)
    • [1.1 ret 指令](#1.1 ret 指令)
      • [1.1.1 功能与理解](#1.1.1 功能与理解)
      • [1.1.2 程序演示](#1.1.2 程序演示)
    • [1.2 retf 指令](#1.2 retf 指令)
      • [1.2.1 功能与理解](#1.2.1 功能与理解)
      • [1.2.2 程序演示](#1.2.2 程序演示)
  • [2. call 指令](#2. call 指令)
  • [3. 依据位移进行转移的call指令](#3. 依据位移进行转移的call指令)
    • [3.1 格式与功能](#3.1 格式与功能)
      • [3.1.1 格式](#3.1.1 格式)
      • [3.1.2 功能](#3.1.2 功能)
    • [3.2 理解指令](#3.2 理解指令)
  • [4. 转移的目的地址在指令中的call指令](#4. 转移的目的地址在指令中的call指令)
    • [4.1 格式与功能](#4.1 格式与功能)
      • [4.1.1 格式](#4.1.1 格式)
      • [4.1.2 功能](#4.1.2 功能)
    • [4.2 理解指令](#4.2 理解指令)
  • [5. 转移地址在寄存器中的call指令](#5. 转移地址在寄存器中的call指令)
    • [4.1 格式与功能](#4.1 格式与功能)
      • [4.1.1 格式](#4.1.1 格式)
      • [4.1.2 功能](#4.1.2 功能)
    • [4.2 理解指令](#4.2 理解指令)
  • [6. 转移地址在内存中的call指令](#6. 转移地址在内存中的call指令)
    • [6.1 字大小的内存形式](#6.1 字大小的内存形式)
      • [6.1.1 格式](#6.1.1 格式)
      • [6.1.2 理解指令](#6.1.2 理解指令)
    • [6.2 双字大小的内存形式](#6.2 双字大小的内存形式)
      • [6.2.1 格式](#6.2.1 格式)
      • [6.2.2 理解指令](#6.2.2 理解指令)
  • 结语

前言

📌

汇编语言是很多相关课程(如数据结构、操作系统、微机原理)的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了,其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理,提升代码效率,尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外,它在逆向工程和安全领域不可或缺,帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。

本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的,和书中一样为了使学习的过程容易展开,我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

想想程序之间的加载返回过程

call 和ret 指令都是转移指令,它们都修改IP,或同时修改CS和IP。它们经常被共同用来实现子程序的设计。这一章,我们讲解call和ret指令的原理。

1. ret 和 retf

1.1 ret 指令

1.1.1 功能与理解

ret指令用栈中的数据,修改IP的内容,从而实现近转移。

CPU执行ret指令时,进行下面两步操作:

(1)(IP)=((ss)*16+(sp))

(2)(sp)=(sp)+2

如果我们用汇编语法来解释ret指令,则:

CPU执行ret指令时,相当于进行:

pop IP

1.1.2 程序演示

下面的程序中,ret 指令执行后,(IP)=0,CS:IP指向代码段的第一条指令。

assembly 复制代码
assume cs:code

stack segment
	db 16 dup(0)
stack ends

code segment
		mov ax,4c00h
		int 21h

start:	mov ax,stack
		mov ss,ax
		mov sp,16
		mov ax,0
		push ax
		mov bx,0
		ret
code ends

end start

1.2 retf 指令

1.2.1 功能与理解

retf指令用栈中的数据,修改CS和IP的内容,从而实现远转移。

CPU执行retf指令时,进行下面4步操作:

(1)(IP)=((ss)*16+(sp))

(2)(sp)=(sp)+2

(3)(CS)=((ss)*16+(sp))

(4)(sp)=(sp)+2

如果我们用汇编语法来解释ret和retf指令,则:

CPU执行retf指令时,相当于进行:

pop IP

pop CS

1.2.2 程序演示

下面的程序中,retf指令执行后,CS:IP指向代码段的第一条指令。

assembly 复制代码
assume cs:code

stack segment
	db 16 dup(0)
stack ends

code segment
		mov ax,4c00h
		int 21h

start:	mov ax,stack
		mov ss,ax
		mov sp,16
		mov ax,0
		push cs
		push ax
		mov bx,0
		retf
code ends

end start

2. call 指令

call指令经常跟ret指令配合使用,因此CPU执行call指令,进行两步操作:

(1)将当前的 IP 或 CS和IP 压入栈中

(2)转移

call 指令不能实现短转移,除此之外,call指令实现转移的方法和 jmp 指令的原理相同。

下面的几个内容中 ,我们以给出转移目的地址的不同方法为主线,讲解call指令的主要应用格式。

3. 依据位移进行转移的call指令

3.1 格式与功能

3.1.1 格式

call 标号

(将当前的 IP 压栈后,转到标号处执行指令)

3.1.2 功能

CPU执行此种格式的call指令时,进行如下的操作:

(1)(sp) = (sp) -- 2

​ ((ss)*16+(sp)) = (IP)

(2)(IP) = (IP) + 16位位移

  • 16位位移 = "标号"处的地址-call指令后的第一个字节的地址

  • 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。

3.2 理解指令

从上面的描述中,可以看出,如果我们用汇编语法来解释此种格式的 call指令,则:

CPU 执行指令"call 标号"时,相当于进行:

push IP

jmp near ptr 标号

4. 转移的目的地址在指令中的call指令

前面讲解的call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。

4.1 格式与功能

4.1.1 格式

指令"call far ptr 标号"

实现的是段间转移。

4.1.2 功能

CPU执行"call far ptr 标号"这种格式的call指令时,进行如下的操作:

(1) (sp) = (sp) -- 2

​ ((ss) ×16+(sp)) = (CS)

​ (sp) = (sp) -- 2

​ ((ss) ×16+(sp)) = (IP)

(2)(CS) = 标号所在的段地址

 (IP) = 标号所在的偏移地址

4.2 理解指令

从上面的描述中可以看出,如果我们用汇编语法来解释此种格式的 call 指令,则:

CPU 执行指令 "call far ptr 标号" 时,相当于进行:

push CS

push IP

jmp far ptr 标号

5. 转移地址在寄存器中的call指令

4.1 格式与功能

4.1.1 格式

指令格式:call 16位 reg(寄存器)

4.1.2 功能

功能:

(sp) = (sp) -- 2

((ss)*16+(sp)) = (IP)

(IP) = (16位寄存器)

4.2 理解指令

用汇编语法解释此种格式的 call 指令,

CPU执行"call 16位 reg"时,相当于进行:

push IP

jmp 16位寄存器

6. 转移地址在内存中的call指令

转移地址在内存中的call指令有两种格式:

(1)call word ptr 内存单元地址

(2)call dword ptr 内存单元地址

6.1 字大小的内存形式

6.1.1 格式

call word ptr 内存单元地址

6.1.2 理解指令

用汇编语法来解释此种格式的call指令,则:

CPU 执行"call word ptr 内存单元地址"时,相当于进行:

push IP

jmp word ptr 内存单元地址

比如,下面的指令:

assembly 复制代码
mov sp,10h
mov ax,0123h
mov ds:[0],ax
call word ptr ds:[0]

执行后,(IP)=0123H,(sp)=0EH。

6.2 双字大小的内存形式

6.2.1 格式

call dword ptr 内存单元地址

6.2.2 理解指令

用汇编语法来解释此种格式的call指令,则:

CPU 执行"call dword ptr 内存单元地址"时,相当于进行:

push CS

push IP

jmp dword ptr 内存单元地址

比如,下面的指令:

assembly 复制代码
mov sp,10h
mov ax,0123h
mov ds:[0],ax
mov word ptr ds:[2],0
call dword ptr ds:[0]

执行后,(CS)=0,(IP)=0123H,(sp)=0CH。

结语

今天的分享到这里就结束啦!如果觉得文章还不错的话,可以三连支持一下。

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