Asm06-堆栈和子过程.ppt

1、VI. 堆栈、子过程,使用堆栈 子程序 子程序定义 调用与返回 Win32 API 堆栈与参数传递、自动变量,使用堆栈,堆栈 从概念上，堆栈是一种先进后出（FILO）的队列结构 新进栈的数据总是位于栈的顶部 栈顶的数据最先出栈,运行时栈（Runtime Stack） 在程序内存空间中保留的一段连续的内存区域； CPU硬件电路直接支持堆栈机构 - 使用两个寄存器实现运行时栈的自动操作：堆栈段寄存器-SS，堆栈指针-ESP 在32位汇编的情况下，SS的内容由系统管理，不要在程序中对它进行改动；但在程序中可能需要处理堆栈指针ESP,对32位汇编程序，运行时栈由系统自动建立，程序无须考虑堆栈建立问题。

2、在程序入口，运行时栈已经就绪。,堆栈指令 push reg16 / mem16 push reg32 / mem32 push imm32 pop reg16 / mem16 pop reg32 / mem32,32位汇编程序中（使用伪指令.386及以上时），指令中的立即数总是32位,指令执行后堆栈的状态： 堆栈指针所指的位置 ？ 栈顶的数据 ？,. . ; .stack 4096 . . .code start: mov eax, 0 mov ax, 0C06h,系统在栈上已存放用于启动、退出程序的重要信息；,ESP,地址增长,ESP指向栈顶；,0C06,. . ; .stack 4096

3、. . .code start: mov eax, 0 mov ax, 0C06h push ax,ESP,0C06H进栈 堆栈增长 - ESP递减,地址增长,0C06,. . ; .stack 4096 . . .code start: mov eax, 0 mov ax, 0C06h push ax push 0110 0C06h,ESP,0110 0C06,地址增长,0C06H进栈 堆栈增长 - ESP递减,0C06,. . ; .stack 4096 . . .code start: mov eax, 0 mov ax, 0C06h push ax push 0110 0C06h po

4、p edx,ESP,0110 0C06,4字节出栈（到EDX） 堆栈回卷 - ESP递增,地址增长,运行时栈工作过程,0C06,. . ; .stack 4096 . . .code start: mov eax, 0 mov ax, 0C06h push ax push 0110 0C06h pop edx pop bx,ESP,0110 0C06,存储单元被系统回收 对程序而言，不再可用,地址增长,2字节出栈（到BX） 堆栈回卷 - ESP递增,例: 字符串反序存储,. . greeting byte “Welcome to school!” . .,将字符串greeting的字符顺序反转

5、,？,W,例: 字符串反序存储,. . greeting byte “Welcome to school!” . .,将字符串greeting的字符顺序反转,？,mov esi, 0 movzx ax, greeting esi push ax ; push on stack inc esi,mov esi, 0 pop ax mov greeting esi, al inc esi,W,子程序,子程序（子过程，Procedure） 一段可通用的代码，实现在程序中须多次使用的某种功能。,例：将二进制无符号WORD整数转换为适合日常阅读的形式？,16位无符号整数取值范围：0 -216-1 = 6

6、5535,16位无符号整数转换为字符串。,结果字符串长度：6字节,定义子程序（伪指令PROC、ENDP）,. . . . mov eax, 0 ; 子程序体 . .,其他代码，如其他子过程,1).过程名：,实现子过程功能的指令块,子程序名 PROC 子程序名 ENDP,子过程第一条指令的内存地址,输入需处理的数据？,输出处理结果？,; int Add2Int (int x, int y) ; x ebx ; y edx ; eax sum ; Add2Int PROC Add2Int ENDP,约定通过寄存器向子过程传递参数,mov eax, ebx add eax, edx ret,ret指

7、令 ：从子程序返回,一般通过EAX传递向调用方传递返回值,ret指令,子程序调用和返回 调用方使用CALL指令调用子程序： 调用子程序前，首先按照约定将需要传递给子程序的数据存放在指定位置 子程序中使用RET指令返回,. . call Add2Int,. . mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: mov sum, eax . . ; x ebx , y edx ; eax sum Add2Int PROC mov eax, ebx . . ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6),. . mov ebx, 5 mov edx, 6

8、call Add2Int L1: mov sum, eax . . ; x ebx , y edx ; eax sum Add2Int PROC mov eax, ebx . . ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6),ESP,EIP,Add2Int (5, 6),ESP,EIP,L1,call 指令首先将返回地址压栈； 再转到子程序入口；,. . mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: mov sum, eax . . ; x ebx , y edx ; eax sum Add2Int PROC mov eax, ebx . .

9、ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6),ESP,EIP,L1,L1,. . mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: mov sum, eax . . ; x ebx , y edx ; eax sum Add2Int PROC mov eax, ebx . . ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6),ESP,EIP,L1,L1,ret 指令将当前栈顶的内容弹入EIP； EIP指向CALL的下一条指令；,ret指令能正确返回的条件？,. . mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int

10、L1: mov sum, eax . . ; x ebx , y edx ; eax sum Add2Int PROC mov eax, ebx . . ret Add2Int ENDP,; int Add2Int (int x, int y) ; x ebx ; y edx ; eax sum ; Add2Int PROC mov eax, ebx add eax, edx ret Add2Int ENDP,. . ; Add2Int ( 5, 6 ) ; mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: inc eax . .,返回地址L1被压入栈顶,栈顶内容弹

11、进EIP,针对每个子程序，约定参数、返回值的传递。,栈顶内容是否为返回地址L1 ？,确保正确返回,; int Add2Int (int x, int y) ; x ebx ; y edx ; eax sum ; Add2Int PROC push 0400 00E8h mov eax, ebx add eax, edx pop ebx ret Add2Int ENDP,. . ; Add2Int ( 5, 6 ) ; mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: inc eax . .,确保正确返回,(1)保证执行RET时，栈顶为返回地址L1,如果子程序中改变了

12、堆栈状态？,返回哪里？,; int Add2Int (int x, int y) ; x ebx ; y edx ; eax sum ; Add2Int PROC . . push ecx mov ecx, 0 . . pop ecx ret Add2Int ENDP,. . ; Add2Int ( 5, 6 ) ; mov ebx, 5 mov edx, 6 call Add2Int L1: inc eax . .,确保正确返回,(2)子程序执行后，除约定的返回值寄存器外，其他寄存器的内容不应受到影响,执行ret 指令时； 返回地址位于栈顶； 使用过的非约定寄存器恢复原状,ECX = 5,E

13、CX = 0 ?,备份寄存器,恢复寄存器,伪指令USES,子程序名 PROC ; 子程序体 ret 子程序名 ENDP,子程序中使用寄存器r1、r2,子程序名 PROC USES r1, r2 ; 子程序体 ret 子程序名 ENDP,push r1 push r2,pop r2 pop r1,汇编器自动生成寄存器备份、恢复指令,其他堆栈指令 pushad EAX、ECX、EDX、EBX、ESP、EBP、ESI、EDI 依次压栈。 popad 与pushad对应 pusha、popa 16位寄存器依次压栈/出栈,(push All Dword),子过程中，寄存器备份与恢复,例：将小写字符串转换

14、为大写,. . .data s1 BYTE word, 0 s2 BYTE asm, 0 s3 BYTE windows, 0 . .,; void capital(char* p, int n) ; pstr = ebx ; len = eax upper PROC upper ENDP,mov ebx, OFFSET s2 mov eax, SIZEOF s2 - 1 call upper . .,upper. asm,caller. asm,mov ecx, eax mov esi, ebx L1: sub BYTE PTR esi, 20h inc esi loop L1 ret,US

15、ES ECX, ESI,c:masm615ml /Cp /c /coff /Zi /Fl caller.asm upper.asm C:masm615link32 /DEBUG /MAP /SUBSYSTEM:WINDOWS /LIBPATH:C:masm615lib caller.obj upper.obj kernel32.lib user32.lib gdi32.lib,Win32汇编程序模板,. . .data . . .code start: INVOKE ExitProcess, 0 END start,. . .data . . .code func1 PROC . . func

16、1 ENDP . . MyFunc PROC call func1 . . INVOKE ExitProcess, 0 MyFunc ENDP END MyFunc,程序由子过程构成 伪指令END指定程序入口,设计子程序，将WORD（无符号整数）转换为适合阅读的10进制形式？,Tbl BYTE “0123456789”,16位无符号整数转换为字符串。,. . .data val WORD 35087 . .,vstr BYTE 6 dup (0),数值3 字符 3,数值5 字符 5,Val/10000 = 3,Tbl3 = 3,Win32 API,使用汇编可以通过调用Win32 API，开发W

17、indows应用程序。 Win32 API由Kernel32.lib、User32.lib、GDI32.lib导出，原型可以通过头文件Windows.h查找。 汇编中调用Win32 API，.MODEL伪指令必须指定stdcall,并用PROTO说明API原型，之后程序可以用INVOKE调用已说明的API,例：消息框,int WINAPI MessageBoxA( HWND hWnd , /窗口句柄，可以为0 LPCSTR lpMsg, /提示信息 LPCSTR lpCaption, /消息框标题 UINT uType); /消息框类型,. . MessageBoxA PROTO, hWin

18、: PTR, strMsg : PTR BYTE, strCap : PTR BYTE, utype : DWORD . .,PROTO申明中使用伪指令PTR说明指针参数的属性,例：消息框,. . strCap BYTE A MessageBox! , 0 strMsg BYTE Hey, it works!, 0 . . mov eax, 0 ; utype: 2, 4 INVOKE MessageBoxA, 0, ADDR strMsg, ADDR strCap, eax . .,INVOKE指令中传递的参数可以为表达式、寄存器、带操作符ADDR的地址表达式,. . MessageBoxA

19、 PROTO, hWin : PTR, strMsg : PTR BYTE, strCap : PTR BYTE, utype : DWORD . .,PROTO申明中使用伪指令PTR说明指针参数的属性,堆栈与参数传递,堆栈参数传递 调用者将参数按约定的顺序压入运行时堆栈 调用子程序 子程序从堆栈获得参数 子程序处理数据 从子程序中返回,参数进栈顺序约定以后，同一机制适用于所有子程序,参数进栈,6,. . push 6 . . Add2Int PROC ret Add2Int ENDP,EIP,ESP,Add2Int (5, 6);,参数进栈,6,. . push 6 push 5 . . A

20、dd2Int PROC ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6);,EIP,ESP,5,L1,调用子过程,6,5,. . push 6 push 5 call Add2Int L1 : inc eax . . Add2Int PROC ret Add2Int ENDP,Add2Int (5, 6);,EIP,ESP,L1,调用子过程,6,5,. . push 6 push 5 call Add2Int L1 : inc eax . . Add2Int PROC ret Add2Int ENDP,L1,堆栈状态：返回地址：栈顶 参数表 ：随后,call指令使L1压入当前栈顶

21、,EIP,ESP,获取参数,L1,6,5,. . push 6 push 5 call Add2Int L1 : inc eax . . Add2Int PROC mov eax, esp+4 ; 5 add eax, esp+8 ; 6 ret Add2Int ENDP,EIP,ESP,EIP,返回,L1,6,5,. . push 6 push 5 call Add2Int L1 : inc eax . . Add2Int PROC mov eax, esp+4 ; 5 add eax, esp+8 ; 6 ret Add2Int ENDP,L1,ESP,ret指令将当前栈顶内容弹入EIP,

22、Add2Int( 5, 6 ),参数从右至左入栈,EIP,堆栈清理,6,5,. . push 6 push 5 call Add2Int L1 : inc eax . . push 8 push 7 call Add2Int L2 : inc eax,ESP,Add2Int( 5, 6 ),参数从右至左入栈,Add2Int( 7, 8 ),8,7,L2,随着子程序调用次数增加，堆栈增长！,调用返回,第一次调用,堆栈清理,. . push 6 push 5 call Add2Int add esp, 8 L1 : inc eax,子过程调用返回后，堆栈应恢复到第一个参数压栈前的状态,6,5,清理

23、栈上的参数,EIP,ESP,Add2Int( 5, 6 ),参数从右至左入栈,按从右至左的顺序将参数压栈，call指令将返回地址压入栈顶，转向子程序。 清理堆栈，保证堆栈恢复为第一个参数压栈前的状态。,从堆栈中读取参数。 返回前保证堆栈指针恢复为入口时的状态，即保证返回地址位于栈顶 。 ret指令将返回地址从栈顶弹入EIP寄存器，返回调用方 。,C调用约定,Add2Int( 5, 6 ),伪指令INVOKE，PROTO,从堆栈中读取参数。 返回前保证堆栈指针恢复为入口时的状态，即保证返回地址位于栈顶 。 ret指令将返回地址从栈顶弹入EIP寄存器，返回调用方 。,. . ; int Add2I

24、nt (int a , int b) ; Add2Int PROC C , ret Add2Int ENDP . .,Add2Int( 5, 6 ),参数自右至左进栈；,a : DWORD, b : DWORD,mov eax, a ; a : esp+4 add eax, b ; b : esp+8,声明参数列表，汇编器可以自动计算参数地址；,参数可直接寻址,伪指令INVOKE，PROTO,C调用约定,. . ; int Add2Int (int a , int b) ; Add2Int PROC C , ret Add2Int ENDP . .,Add2Int( 5, 6 ),参数自右至左

25、进栈；,a : DWORD, b : DWORD,mov eax, a ; a : esp+4 add eax, b ; b : esp+8,声明参数列表，汇编器可以自动计算参数地址；,参数可直接寻址,. . .data X DWORD ? Y DWORD ? ; Add2Int(X, Y),Add2Int PROTO C， a : DWORD, b : DWORD,.code . . INVOKE Add2Int , X, Y . .,汇编器自动生成参数传递和堆栈清理指令,伪指令LOCAL,. . ; int Add2Int (int a , int b) ; Add2Int PROC C

26、, ret Add2Int ENDP,Add2Int( 5, 6 ),a : DWORD, b : DWORD,mov eax, a ; a : esp+4 add eax, b ; b : esp+8,. . .data X DWORD ? Y DWORD ? ; Add2Int(X, Y),Add2Int PROTO C， a : DWORD, b : DWORD,.code . . INVOKE Add2Int , X, Y . .,LOCAL t1:DWORD, t2: DWORD,-在堆栈空间中分配局部变量,mov t1, ecx,mov t2, eax,汇编器自动生成在堆栈上分配相

27、应存储单元的指令,直接寻址访问,例：计算方差,对a、b ： V= (a - M)2+(b-M)2 计算M： M = (a + b)/2 2. 计算 Qa : Qa = (a - M) 2 3. 计算Qb : Qb = (b - M)2 4. 计算V： V = Qa + Qb,int variance (int x , int y) int M, Qa, Qb; M = (x + y)/2; Qa = (x M)2; Qb = (y M)2; return Qa + Qb;,int variance (int x , int y) int M, Qa, Qb; M = (x + y)/2; Qa

28、 = (x M)2; Qb = (y M)2; return Qa + Qb;,; int variance (int x , int y) variance PROC C ， ret variance ENDP,x : DWORD, y : DWORD,LOCAL M:DWORD, Qa: DWORD, Qb:DWORD,mov eax, x ; x add eax, y ; +y shr eax, 1 mov M, eax ; M,. . ; Qa, Qb mov eax, Qa ; Qa add eax, Qb ; +Qb mov ebx, 0cdcdcdcdh,例：计算方差,USES

29、EBX,例：计算方差,; int variance (int x , int y) variance PROC C ， ret variance ENDP,x : DWORD, y : DWORD,LOCAL M:DWORD, Qa: DWORD, Qb:DWORD,mov eax, x ; x add eax, y ; +y shr eax, 1 mov M, eax ; M,.data a DWORD ? b DWORD ? ;,variance PROTO C， x : DWORD, y : DWORD,.code . . INVOKE variance, a, b . .,参数、局部变

30、量可以直接寻址,参数进栈； 堆栈清理,声明为C函数,声明局部变量,声明按C规范调用,. . ; Qa, Qb mov eax, Qa ; Qa add eax, Qb ; +Qb mov ebx, 0cdcdcdcdh,USES EBX,例：计算方差,; int variance (int x , int y) variance PROC C USES EBX ， ret variance ENDP,x : DWORD, y : DWORD,LOCAL M:DWORD, Qa: DWORD, Qb:DWORD,mov eax, x ; x add eax, y ; +y shr eax, 1

31、mov M, eax ; M,int variance(int a, int b);,. . int a = 100, b = 200; int var; . . var = variance(a, b); . .,可以在C程序中直接被调用,. . ; Qa, Qb mov eax, Qa ; Qa add eax, Qb ; +Qb mov ebx, 0cdcdcdcdh,参数、局部变量可以直接寻址,例：数组（升序）排序,5,-2,依次两两比较,如果前一元素大于后一元素，交换,例：数组（升序）排序,-2,5,依次两两比较,如果前一元素大于后一元素，交换,例：数组（升序）排序,-2,0,依次两

32、两比较,如果前一元素大于后一元素，交换,例：数组（升序）排序,-2,0,对剩下的数，重复上述过程,重复上述过程,没有发生交换，排序结束,数组中最大的数排到最后,. . .data . . wlist SWORD 3, 5, -2, 0, 1 . .,例：数组（升序）排序,对剩下的数，重复上述过程,数组中最大的数排到最后,设计子过程完成,max2last PROC C , ret max2last ENDP,cnt : WORD LOCAL xchged : WORD mov xchged, 0 mov ax, xchged,edi,edi+2,. . .data . . wlist SWORD 3, 5, -2, 0, 1 . .,例：数组（升序）排序,对剩下的数，重复上述过程,数组中最大的数排到最后,设计子过程完成,max2last PROC C , ret max2last ENDP,cnt : WORD LOCAL xchged : WOR