5.2 汇编语言：标志位测试指令

2024-06-23 21:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

汇编语言是一种面向机器的低级语言，用于编写计算机程序。汇编语言与计算机机器语言非常接近，汇编语言程序可以使用符号、助记符等来代替机器语言的二进制码，但最终会被汇编器编译成计算机可执行的机器码。

标志位测试指令是汇编语言中用于测试处理器标志位状态的指令。标志位是位于处理器状态寄存器中的一组特殊标志，用于指示上一个运算的结果是否为零、是否进位/借位、是否溢出等等。可以使用标志位测试指令来检查标志位的状态，并在需要时根据标志位状态进行操作。

常见的标志位测试指令包括：

test 指令：测试指定寄存器中的值与另一个值（常数或寄存器）的按位与操作结果，而不改变寄存器的值。如果结果为零，将设置零标志位ZF。cmp 指令：比较两个操作数并确定它们是否相等；如果两个操作数相等，则设置ZF标志位。使用此指令时，通常将第一个操作数减去第二个操作数，并且不需要保存差值。and 指令：对两个操作数进行逐位与操作，并将结果写入目标操作数。如果结果为零，将设置ZF标志位。or 指令：对两个操作数进行逐位或操作，并将结果写入目标操作数。如果结果为零，将清除ZF标志位。xor 指令：对两个操作数进行逐位异或操作，并将结果写入目标操作数。如果结果为零，将设置ZF标志位。2.1 PSR

标志寄存器又称程序状态寄存器（Program Status Register，PSR），是CPU中存放处理器标志位的寄存器。它记录了上一个操作的结果，这些结果可以用于下一条指令的条件转移或其他操作。标志寄存器通常包含一些二进制位（标志位），每个标志位用于表示不同的条件或状态。不同的架构和体系结构会有不同的标志位设置。

常见的标志位包括：

零标志位（Zero Flag，ZF）：当上一个操作的结果为零时，将设置该标志位。进位标志位（Carry Flag，CF）：当上一个操作的结果产生了进位或借位时，将设置该标志位。溢出标志位（Overflow Flag，OF）：当上一个操作的结果产生了溢出时，将设置该标志位。符号标志位（Sign Flag，SF）：当上一个操作的结果为负数时（最高位为1），将设置该标志位。奇偶校验标志位（Parity Flag，PF）：当上一个操作的结果具有偶数个二进制位为1时，将设置该标志位。

这些标志位通常用于指令的条件分支操作，例如 jz（零标志位为真时跳转）、jnz（零标志位为假时跳转）等。直接操作这些标志位可能会对系统的运行产生影响，因此在编程时应该使用相应的指令来读写标志寄存器状态。

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC ; CF 进位标志位: 当执行一个加法(或减法)运算,使最高位产生进位(或借位)时,CF为1;否则为0 mov ax,0ffffh add ax,1 ; cf = 1 af = 1 ; PF 奇偶标志位: 当运算结果中,所有bit位(例:1001010)中1的个数为偶数时,则PF=1;为基数PF=0 mov eax,00000000b add eax,00000111b ; pf = 0 mov eax,00000000b add eax,00000011b ; pf = 1 ; ZF 零标志位: 若当前的运算结果为零,则ZF=1; 否则ZF=0 mov eax,2 sub eax,2 ; zf = 1 cf = 0 af = 0 ; SF 符号标志位: 若运算结果为负数,则SF=1;若为非负数则SF=0 mov eax,3e8h sub eax,3e9h ; sf = 1 cf = 1 af = 1 zf = 0 ; DF 方向标志位: 当DF=0时为正向传送数据(cld),否则为逆向传送数据(std) cld mov eax,1 ; df = 0 std mov eax,1 ; df = 1 ; OF 溢出标志位: 记录是否产生了溢出,当补码运算有溢出时OF=1;否则OF=0 mov al,64h add al,64h ; of = 1 cf = 0 pf = 0 af = 0 invoke ExitProcess,0 main ENDP END main2.2 TEST

TEST 指令是一种逻辑操作指令，用于执行两个操作数的逐位AND运算，不改变目标操作数的值，只设置相应的标志位，常用于测试某些位是否被设置。

该指令的语法为：

代码语言：javascript复制TEST dest, src

其中，dest是目标操作数，src是源操作数，两个操作数可以是寄存器或内存地址。

执行TEST指令时，CPU将目标操作数和源操作数直接逐位AND运算，结果并不保存到任何位置。但同时，CPU会设置目标操作数的条件码标志位，以反映运算的结果。具体地，CPU会根据运算结果将零标志位（ZF）和进位标志位（CF）设置或清空，符号标志位（SF）和溢出标志位（OF）未定义。

TEST 指令通常用于测试某些位是否被设置，可以通过与一个掩码进行TEST和来测试某一位（或一组位）是否被置位。例如，要测试寄存器eax 是否为偶数，可以使用以下代码：

代码语言：javascript复制test eax, 1 jz even_number

在这个代码中，使用TEST指令将eax和常数1逐位AND运算，并将结果保存到条件码标志位中。如果eax的最低位为0，则ZF处于设置状态，执行jz指令跳转到even_number标号处，否则继续执行后续指令。

TEST指令可以同时检测设置多个标志位的值，该指令执行时总是清除溢出标志和进位标志，它修改符号标志，基偶标志，零标志的方式与AND指令相同。

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC mov al,00001111b test al,2 ; zf=0 pf=0 mov al,00100101b test al,00001001b ; zf=0 pf=0 mov al,00100100b test al,00001001b ; zf=1 pf=1 mov eax,0100h test eax,eax ; zf=0 mov eax,0 test eax,eax ; zf=0 or al,80h ; 设置符号标志 zf=0 pf=0 sf=1 and al,7fh ; 清除符号标志 zf=1 pf=1 sf=0 mov al,0 or al,1 ; 清除符号标志 zf=0 pf=0 stc ; 设置进位标志 cf = 1 clc ; 清除进位标志 cf = 0 mov al,07fh ; AL = +127 inc al ; 设置溢出标志 AL = 80h (-128) of=1 af=1 sf=1 or eax,0 ; 清除溢出标志 invoke ExitProcess,0 main ENDP END main2.3 CMP

CMP 指令是一种比较指令，通常用于比较两个操作数的大小关系，并根据比较结果设置相应的条件码标志位。

该指令的语法与SUB指令相同，但是CMP指令不会改变目标操作数的值，只对源操作数和目标操作数进行逐位减法运算，并根据运算结果设置标志位。具体地，CMP指令执行DEST - SRC的减法运算，但不保存结果，只把运算结果的条件码标志位设置为反映运算结果的值。

根据CMP指令所设置的标志位，可以通过条件跳转指令来实现跳转。例如，要判断eax是否为0并跳转到标号END，可以使用以下代码：

代码语言：javascript复制cmp eax, 0 je END

在这个代码中，CMP指令将eax和0相减，不保存结果，而是设置相应的条件码标志位。如果eax等于0，则ZF处于设置状态，条件跳转指令je跳转到END标号处。如果eax不等于0，则ZF处于未设置状态，不会执行跳转指令，而是继续执行后续指令。

如下代码片段则是CMD指令的更多使用方法，读者可自行编写代码进行测试，根据注释信息相信很容易理解。

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC ; 比较5和10 mov ax,5 cmp ax,10 ; 5-10 > zf=0 cf=1 pf=0 af=1 sf=1 ; 比较两个相同数 mov ax,1000 mov cx,1000 cmp cx,ax ; 1000-1000 > zf=1 cf=0 pf=1 sf=0 ; 比较100和0 mov ax,100 cmp ax,0 ; 100-0 > zf=0 cf=0 pf=0 ; 比较100和50 mov eax,100 mov ebx,50 cmp eax,ebx ; 100-50 > zf=0 cf=0 pf=0 ; 比较-100和50 mov eax,-100 mov ebx,50 cmp eax,ebx ; -100-50 > sf=1 pf=1 ; 比较-100和-50 mov eax,-100 mov ebx,-50 cmp eax,ebx ; -100--50 > cf=1 af=1 pf=0 invoke ExitProcess,0 main ENDP END main2.4 JX/JNX/JSX/JPX

汇编语言中的跳转指令可以根据条件码标志位来判断条件是否成立，并根据判断结果来跳转到指定的地址。以下是基于特定 CPU 标志寄存器来实现跳转的常见指令及其含义：

JZ / JE：当零标志位 (ZF) 为 1 时跳转，即前一个操作执行结果为零。JNZ / JNE：当零标志位 (ZF) 为 0 时跳转，即前一个操作执行结果不为零。JC / JB / JNAE：当进位标志位 (CF) 为 1 时跳转，即前一个操作执行结果产生了进位或借位。JNC / JNB / JAE：当进位标志位 (CF) 为 0 时跳转，即前一个操作执行结果没有产生进位或借位。JO：当溢出标志位 (OF) 为 1 时跳转，即前一个操作执行结果产生了溢出。JNO：当溢出标志位 (OF) 为 0 时跳转，即前一个操作执行结果没有产生溢出。JS：当符号标志位 (SF) 为 1 时跳转，即前一个操作执行结果为负数。JNS：当符号标志位 (SF) 为 0 时跳转，即前一个操作执行结果为非负数。JP / JPE：当奇偶校验标志位 (PF) 为 1 时跳转，即前一个操作执行结果具有偶数个二进制位为 1。JNP / JPO：当奇偶校验标志位 (PF) 为 0 时跳转，即前一个操作执行结果不具有偶数个二进制位为 1。

以上这些跳转指令中，条件判断所依赖的条件码标志位是由前一条指令执行结果所决定的，因此在使用跳转指令时需要注意前一条指令的结果是否符合预期。同时，在跨过一些较大距离的内存位置时，还需要确保指令地址是否能够被正确地计算和访问。

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC ; JZ/JE 当ZF置1时也就是结果为零则跳转 (leftOp - rightOp = 0) mov eax,1 sub eax,1 ; zf=1 pf=1 je jump mov eax,1 mov ebx,1 cmp eax,ebx ; zf=1 jz jump ; JNZ/JNE 当ZF置0时也就是结果不为零则跳转 (leftOp - rightOp != 0) mov eax,2 sub eax,1 jnz jump ; zf=0 pf=0 mov eax,2 cmp eax,1 jne jump ; zf=0 ; JC/JNC 当 CF=1/0 设置进位标志则跳/未设置进位标志则跳 mov al,0 cmp al,1 jc jump jnc jump ; JO/JNO 当 OF=1/0 设置溢出标志则跳/未设置溢出标志则跳 mov al,0ffh add al,1 jo jump ; JS/JNS 当 SF=1/0 设置符号标志则跳/未设置符号标志则跳 mov eax,1 cmp eax,1 js jump ; cf=0 af=0 ; JP/JNP PF=1/0 设置奇偶标志则跳(偶)/未设置奇偶标志则跳(基) mov al,00100100b cmp al,0 jp jump ; zp=0 jump: xor eax,eax xor ebx,ebx invoke ExitProcess,0 main ENDP END main

跳转指令与比较指令可以很好的结合起来，通过使用cmp eax,ebx比较等式两边的值，影响相应的标志寄存器中的值，从而决定是否要跳转，常用的如下:

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC ; JA(无符号)/JG(有符号) 跳转标志: (left > right) 大于则跳转 mov eax,100 mov ebx,200 cmp ebx,eax ; 无符号 ebx > eax ja jump ; zf=0 pf=0 mov eax,20 mov ebx,-100 cmp eax,ebx ; 有符号 eax > ebx jg jump ; zf=0 cf=1 pf=1 af=1 ; JAE(无符号)/JGE(有符号) 跳转标志: (left >= right) 大于或等于则跳转 mov eax,50 mov ebx,20 cmp eax,ebx ; 无符号 eax >= ebx jae jump ; jae 被替换成了jnb 小于则跳 (eax= ebx jge jump ; zf=0 af=1 pf=0 sf ; JB(无符号)/JL(有符号) 跳转标志:(left < right) 小于则跳转 mov eax,10 mov ebx,20 cmp eax,ebx ; 无符号 eax < ebx jb jump ; cf=0 af=0 pf=1 mov eax,-10 mov ebx,20 cmp eax,ebx ; 有符号 eax < ebx jl jump ; JBE(无符号)/JLE(有符号) 跳转标志:(left ebx jbe jump ; cf=1 af=1 zf=0 ; JNL(不小于则跳同JGE)/JNG(不大于则跳同JLE) 跳转标志:(lef !>< right) 有符号 mov eax,10 mov ebx,-5 cmp eax,ebx ; eax !< ebx jnl jump ; sf=0 cf=1 pf=1 af=1 zf=0 mov eax,-10 mov ebx,5 cmp eax,ebx ; eax !> ebx jng jump ; sf=1 jump: xor eax,eax xor ebx,ebx invoke ExitProcess,0 main ENDP END main2.5 BT/BTR/BSF/BSR

BT 系列指令主要用于对特定寄存器中的位进行测试、清除、设置或求反等操作，这些操作通常会影响条件码寄存器CF的值。这些指令的具体操作如下：

BT 指令：测试特定寄存器中的位是否为 1，将测试结果存储在条件码寄存器CF的最低位中，即CF的值等于被测试位的值。BTC 指令：将特定寄存器中的位取反，被取反的位由CF最低位指示，即如果CF为1，则对应位取反；否则不变。BTR 指令：将特定寄存器中的位清零，被清零的位由CF最低位指示，即如果CF为1，则对应位清零；否则不变。BTS 指令：将特定寄存器中的位设置为 1，被设置的位由CF最低位指示，即如果CF为 1，则对应位设置为 1；否则不变。

相比之下，BSF和BSR指令则是对特定数据中的位进行正反向扫描操作，进而得到位中第一个1和最后一个1的位置，这些操作通常会影响条件码寄存器ZF的值。这两个指令的具体操作如下：

BSF 指令：从寄存器或内存中获取一个WORD或DWORD数据，从低位到高位扫描，找到第一个值为1的位，将该位的偏移量存储在目标寄存器中，并将条件码寄存器ZF设置为相应的值，如果未找到值为1的位，则目标寄存器的值未定义，且ZF被清零。 BSR 指令：从寄存器或内存中获取一个WORD或DWORD数据，从高位到低位扫描，找到最后一个值为1的位，将该位的偏移量存储在目标寄存器中，并将条件码寄存器ZF设置为相应的值，如果未找到值为1的位，则目标寄存器的值未定义，且ZF被清零。

如下代码片段则是指令的更多使用方法，读者可自行编写代码进行测试，根据注释信息相信很容易理解。

代码语言：javascript复制 .386p .model flat,stdcall option casemap:none include windows.inc include kernel32.inc includelib kernel32.lib .code main PROC ; bt 普通的位测试命令 xor edx,edx mov dx,10000001b bt dx,7 ; 把DX第7位送入CF = 1 bt dx,6 ; 把DX第六位送入CF = 0 ; bts 位测试并置位 mov dx,10000001b bts dx,6 ; cf = 0 bts dx,7 ; cf = 1 ; btr 位测试并复位.在执行BT同时,把操作数的指定位置为0 mov dx,10000001b btr dx,7 btr dx,6 ; cf = 0 ;btc 位测试并取反.在执行BT同时,把操作数的指定位取反 mov dx,10000001b btc dx,0 ; cf = 1 btc dx,0 ; cf = 0 ; BSF 执行位扫描由低->高位 | BSR 由高 -> 到低 xor edx,edx mov dx, 0000111100001100b bsf cx,dx ; 正向扫描,将扫描到1的位置放入CX bsr cx,dx ; 反向扫描 zf=0 pf=0 xor ecx,ecx mov cx,0 mov dx,0 bsf cx,dx lahf invoke ExitProcess,0 main ENDP END main

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