ModR/M,SIB编码的含义

让我们从最经常用到的域开始学起——ModR/M。在开始之前，先来讲一些最基础的概念。一个字节如果被转换成二进制，则是由8位（bit）来表示（不足8位的话则高位用0来补足），例如：16进制 2进制 B7 1011 0111 3A 0011 1010 示例中的B7的二进制是1011 0111，这是典型的4:4表示格式——1011表示的是B，0111表示的是7，这样，1011 0111表示的就是B7了。那么我们可不可以用另外一种方式来表示一个字节呢？答案是肯定的：16进制 2进制的4:4格式 2进制的2:3:3格式 B7 1011 0111 10 110 111 3A 0011 1010 00 111 010 请看，我们在这里引进了一种新的表示格式：2:3:3它的特点是把一个字节的8位二进制分成3个部分：最高的2位表示的是一个东西，接下来的3位表示的是另外一个东西，以及最后的3位表示的是另另外一个东西。好了，明白了这一点后，我们来开始吧！首先回忆一下OpCode的组成格式：Prefixes code ModR/M SIB Displacement Immediate 请注意第三项：ModR/M，它占一个字节，其格式为：7 6 5 3 2 0 Mod Reg/Opcode R/M 可见，ModR/M是由Mod、Reg/Opcode和R/M三个部分组成的。每个部分所占的bit大小为： Mod: 占最高位的6～7共2个bit Reg/Opcode: 占中间位的3～5共3个bit R/M: 占最低位的0～2共3个bit 呵呵，正好是2:3:3的格式！ModR/M的具体描述如下面两个表，第一个是16位的，第二个是32位的：（截图自《IA-32 Intel Architecture Software Developer's Manual Volume 2: Instruction Set Reference》，页码2-5，2-6）- 16位 -- 32位 - 让我们来举个例子看看ModR/M到底是怎么来看的：mov edi, ecx 8B F9 sub edi, ecx 2B F9 注意这两个OpCode的第二个字节——都是F9，再来看看OpCode的格式：Prefixes Code ModR/M SIB Displacement Immediate 我们在前面说过，在OpCode的格式中，只有Code是必须有的，别的都是可选的。所以，在8B F9和2B F9这两组OpCode中，8B和2B就是Code，（这里没有Prefixes，因为Prefixes只有在前面的章节中所介绍过的那几个：66、67、F2、F3、2E、36、3E、26、64、65、F0）。紧接着在Code后面的就是ModR/M了，所以在这两组OpCode中的F9就是ModR/M。（在这里也没有SIB、Displacement和Immediate）F9的4:4格式的二进制是1111 1001，我们把它分解成2:3:3的二进制看看：16进制 2进制的2:3:3格式 F9 11 111 001 也就是： Mod: 11 Reg/Opcode: 111 R/M: 001 假设是在32位模式下。从上面的第二个图中可以看到，Mod总共分为00、01、10、11四种情况，每种情况又分别有8种情况。现在Mod是11，所以我们应该看Mod为11的那一栏。OK，现在来讨论第二个：Reg/OpcodeReg/Opcode中间的那个“/”表示“或”，意思就是，这个地方可以表示为Reg或者Opcode——至于到底什么时候表示Reg，什么时候表示Opcode，这就要由Code来决定了。目前我们不必去深究它，后面会讲明白的，我们只要知道，如果它是表示Opcode，则这个指令必定是2个字节的。Reg由3个bit的二进制组成，因此，它可以表示：2 ^ 3 = 8 一共8种可能的值。我们知道，常用的通用寄存器恰好也有8个，因此，根据组合数学的常识，可以得到：REG && Register REG Register 000 EAX 001 ECX 010 EDX 011 EBX 100 ESP 101 EBP 110 ESI 111 EDI 这是在32位的模式下得到的。在16位的模式下，Reg则是表示另外一种“局部”的格式，它的低4位表示寄存器的低地址，高4位表示寄存器的高地址，如下表：REG && Register REG Register 000 AL 001 CL 010 DL 011 BL 100 AH 101 CH 110 DH 111 BH 好了，把目光返回到上面的32位ModR/M图，看看最上面，在r32(/r)那一栏中，REG=111表示的就是寄存器EDI到目前为止，最后剩下还没讨论的就是R/M。这一栏要与Mod结合起来。我们来看Mod为11的那一栏——R/M为001对应的寄存器是ECX好了！大功告成！整理如下： Mod: 11 表示应该查看Mod为11的那一栏 Reg/Opcode: 111 表示的是寄存器EDI R/M: 001 表示的是ECX 因此，通过OpCode：8B F9 2B F9 不难得到：mov edi, ecx 8B F9 sub edi, ecx 2B F9 （注：8B是助记符“MOV”的Code，2B是助记符“SUB”的Code）

 

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