汇编指令jmp的理解

 汇编指令jmp的理解

 

在学习汇编语言的时候遇到下面一段代码，起初简单地认为这个程序是不能正常结束的。但是经过debug单步跟踪之后，发现程序是能正常结束的，且出现了一种奇怪的现象：当程序从code:0005处开始执行到code:0014后，继续jmp指令跳到code:0008。然而，继续往前执行一步时，程序直接跳转到了code:0处，而不是预先想象的跳到code:0018(即标号s1段处)。起初并不理解这是怎么回事，经过多次单步跟踪观察仍然感到怪异。仔细研读教科书^[1]关于jmp指令的用法后，再结合机器码对程序进行分析，对jmp指令有了更多新的理解。

汇编代码              地址偏移(IP)    机器指令  

assume cs:code            (单位：h)

code segment

        mov ax,4c00h         0000          B8004C   

        int 21h              0003            CD21

start:  mov ax,0            0005         B80000

    s:  nop                  0008            90

        nop                  0009            90

 

        mov di,offset s      000A            BF0800

        mov si,offset s2     000D            BE2000        

        mov ax,cs:[si]                CS:0020=F6EB

        mov cs:[di],ax                 CS:0008=9090

    s0: jmp short s          0016              EBF0

    s1: mov ax,0             0018              B80000

        int 21h              001B              CD21

        mov ax,0             001D              B80000

 

    s2: jmp short s1         0020              EBF6

        nop                  0022              90

code ends

end start

一、下面两条需要理解清楚

1、CPU指令执行的过程如下：

<1>、从CS:IP指向的内存单元读取指令，并将其放入指令缓冲器。

<2>、IP=IP+当前被读取进入缓冲器的指令长度，即IP指向下一条指令。

<3>、执行缓冲器中的当前指令。转到步骤<1>

2、段内段转移jmp short ?指令的意义

<1>、IP是偏移量，即IP=标号处的地址-jmp指令后第一个字节的地址。

<2>、该指令的功能就是修改IP的值，执行该指令后IP=IP+8位偏移量

<3>、8位位移范围为-128~127，且偏移是用补码^[2]的形式表示。

二、代码分析

1、第一步：程序从入口start(code:0005)处开始执行，当执行完code:0013~0014语句之后，标号s2处的语句jmp short s1的机器码被复制到code:0008中，IP为0016。此时，假定没有jmp short s指令，则程序会执行到s2:jmp short s1处，读jmp short s1入指令缓冲器后IP=0022；而s2到s1的转移为段内段转移，机器码格式为EB disp,且disp=标号s1-标号s2=(00018-0022)的补码=F6，所以指令jmp short s1的机器码应为EBF6。因此，EBF6被复制到code:0008~code:0009单元中。

2、第二步：将指令jmp short s(EBF0)读入指令缓冲器，

IP=IP+0002=0018；标号s-标号s0=(0008-0018)的补码=F0，而s0到s的转移为段内段转移，机器码格式为EB disp(即EBF0)

3、第三步：指令jmp short s(EBF0)是一条修改IP的指令，执行指令EBF0后，IP=IP+(标号s-标号s0)=0008,指向code:0008单元。

4、第四步：读取code:0008单元的内容。由于s2处的指令jmp short s1(EBF6)被复制到code:0008~code:0009单元，所以读取该单元的内容后，IP=IP+0002=000A

5、第五步：指令jmp short s1(EBF6)是一条修改IP的指令，执行指令EBF6后，IP=IP+(标号s1-标号s2)=0000,指向code:0000单元。

6、第六步：程序转到code:0000处执行，即完成了正常结束。

三、后记

正确分析这段代码：需要理解CPU指令执行的过程以及jmp short ?中标号?的地址计算方法(通过IP修改来计算的)。另外，偏移的计算结果取补码也是一个关键。通过对这段看似不正常的代码进行分析之后，对汇编中的jmp指令有了更深层次的理解。

[参考文献]

[1] 王爽.汇编语言(第二版)[M].北京：清华大学出版社;2008:176-184

[2] 谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社;