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1、第6章 子程序设计,6.1 堆栈 6.2 子程序 6.3 Windows API,6.1 堆栈,供程序使用的一块连续的内存空间； 用于保存和读取一些临时的数据 堆栈中的数据有以下几个特点： 临时性 快速性 动态扩展性,6.1.1 堆栈空间,相关的3个寄存器：SS，ESP和EBP 在Windows用户模式下 SS段寄存器通常和DS，ES段寄存器相等 ESP寄存器中的内容作为堆栈的当前指针。 EBP寄存器中的内容作为堆栈的“基准”指针。,6.1.2 进栈和出栈指令,1进栈指令PUSH 格式：PUSH SRC 功能：堆栈指针ESP减4，SRC保存在ESP指向的堆栈单元中。 SRC可以是32位寄存器、
2、内存操作数、立即数或16位段寄存器。,2出栈指令POP,格式：POP DST 功能：从ESP指向的堆栈单元中取出数据送到DST中，堆栈指针ESP加4。 DST是32位寄存器、内存操作数或16位段寄存器。 立即数不能作为DST。,3PUSH、POP指令要点,注意进栈和出栈的顺序 入栈: PUSH EAX PUSH EBX PUSH ECX PUSH EDX,出栈 (与入栈相反) POP EDX POP ECX POP EBX POP EAX,4PUSHFD指令,格式：PUSHFD 功能：堆栈指针ESP减4，EFLAGS标志寄存器保存在ESP指向的堆栈单元中。 举例：将EFLAGS标志寄存器复制到
3、EAX中 PUSHFD POP EAX,5POPFD指令,格式：POPFD 功能：从ESP指向的堆栈单元中取出数据送到EFLAGS中，堆栈指针ESP加4。 举例：PUSHFD和POPFD可以配对使用，用来保存和恢复程序某一时刻的标志。 PUSHFD ; 保存状态寄存器 ; 执行其他的指令 POPFD ; 恢复状态寄存器,6ENTER指令,格式：ENTER SRC1, SRC2 功能：SRC1和SRC2是两个立即数。 SRC20时，该指令相当于下面的3条指令 PUSH EBP MOV EBP, ESP SUB ESP, SRC1,7LEAVE指令,格式：LEAVE 功能：令ESP等于EBP，再从
4、堆栈弹出EBP。 相当于： MOV ESP, EBP POP EBP 常用于子程序返回之前,6.1.3 堆栈的用途,1临时保存寄存器的值 PUSH EAX PUSH EBX PUSH ECX PUSH EDX POP EDX POP ECX POP EBX POP EAX,堆栈的用途（续）,2临时保存变量的值 PUSH Count POP Count,堆栈的用途（续）,3用于变量之间的数据传递 将变量Var1的内容传递给Var2： PUSH Var1 POP Var2,堆栈的用途（续）,4交换两个变量Var1和Var2的值 PUSH Var1 PUSH Var2 POP Var2 POP Va
5、r1,堆栈的用途（续）,5用做临时的数据区 6子程序的调用和返回 在调用子程序时，CALL指令自动在堆栈中保存其返回地址 从子程序返回时，RET指令从堆栈中取出返回地址,6.2 子程序,在编写较复杂的程序时，可以把整个功 能分解为若干小的易于实现的子功能。每 一个子功能由子程序段来完成。 汇编语言中的子程序就是C语言中的函数。,6.2.1 子程序的定义和调用,伪指令PROC和ENDP用来定义子程序 子程序名 PROC ；表示子程序定义开始 RET 子程序名 ENDP ；表示子程序定义结束 子程序名的命名规则和变量相同 子程序结束时，用RET指令返回主程序 在主程序中，使用CALL指令来调用子程
6、序 PROC后面可跟其他参数,6.2.2 调用和返回指令,1CALL指令 格式：CALL SRC 功能：调用子程序，入口地址为SRC。 SRC可以是 ： 程序名（标号） 32位寄存器 内存操作数 带段寄存器的远地址,常见的CALL指令的用法,CALL 子程序名 CALL指令后面跟的是寄存器或内存操作数，则将寄存器或内存单元中的值取出来作为入口地址，再调用子程序。 CALL指令后面跟的是带段寄存器的远地址，则由段寄存器来决定CALL指令的操作，可能是 （1）段间调用 （2）提升特权级 （3）任务切换,2RET指令,格式：RET SRC 功能：从子程序返回到主程序 RET指令用法: （1）段间返回
7、 子程序是由另外一个段的CALL指令调用的 （2）降低特权级 从级别较低的特权级调用高特权级的程序,3CALL，RET指令对堆栈的使用,在程序中我们设计了两个子程序： 第1个子程序AddProc1使用ESI和EDI作为 加数，做完加法后把和放在EAX中； 第2个子程序AddProc2使用A和B作为加 数，做完加法后把和放在R中。 程序如右：callret.asm 结果：10 + 20 = 30 50 + 60 = 110,CALL指令执行时，它首先把返回地址作为一个双字压栈，再进入子程序执行。 子程序最后执行的RET指令从堆栈中取出返回地址，返回到主程序。 CALL指令和RET指令执行是必须依
8、赖于堆栈的。,高级语言的函数就是汇编语言的子程序。 汇编语言传递参数有3种常用方法： （1）通过寄存器传递； （2）通过数据区内的变量来传递； （3）通过堆栈传递。,6.2.3 C语言函数的参数传递方式,1cdecl方式,cdecl方式是C语言函数的默认方式 调用规则 ： （1）使用堆栈传递参数。 （2）主程序按从右向左的顺序将参数逐个压栈， （3）在子程序中，使用EBP+X的方式来访问参数。 （4）子程序用RET指令返回。 （5）由主程序执行“ADD ESP, n”指令调整ESP，达到堆栈平衡。 （6）子程序的返回值放在EAX中。,2stdcall方式,Windows API采用的调用规则是
9、stdcall方式 调用规则： 1.使用堆栈传递参数，使用从右向左的顺序将参数入栈。 2.堆栈的平衡是由子程序来完成的。 子程序使用“RET n”指令 子程序的返回值放在EAX中,3fastcall方式,调用方式和stdcall类似 调用规则： （1）它使用ECX传递第1个参数，EDX传递第2个参数。 （2）其余参数采用从右至左的顺序入栈。（3）由子程序在返回时平衡堆栈。,4this方式,在C+类的成员函数中使用。它使用ECX传递this指针，即指向对象。 调用方式和stdcall类似。,5naked方式,想由编程者自行编写函数内的所有代码， 就使用naked调用规则。,6.2.4 子程序的参
10、数传递方式,汇编语言中，向子程序传递参数可以 按照C程序的方式来处理 。 例如， 下面的子程序AddProc3采用cdecl方式，AddProc4采用stdcall方式。 程序示例：callrule.asm,6.2.5 带参数子程序的调用,注意的两个方面 （1）参数转换。子程序中用ebp+8表示第1个参数，用ebp+12表示第2个参数，用ebp+16表示第3个参数，依次类推。 （2）平衡堆栈。 一种方式是在子程序中用“RET n”平衡堆栈； 另一种方式是在主程序中用“ADD ESP, n” 平衡堆栈。,invoke伪指令,1使用invoke伪指令对主程序和子程序的简化 在调用子程序时，使用in
11、voke伪指令，后面跟子程序名和各个参数的取值即可。 使用invoke伪指令对前面的callrule.asm进行简化，有以下几点：,invoke伪指令,（1）子程序的调用规则 （2）子程序的参数 （3）子程序的进入/退出代码 （4）子程序的返回指令 （5）主程序中采用invoke语句 程序示例：invoke.asm 机器指令列表：invoke2,对照invoke.asm和机器指令列表，可以观 察到以下几点： （1）自动加入的指令 AddProc5，AddProc6中的一些语句是MASM自动加入的 （2）参数的替换 参数a用EBP+8替换，参数b用EBP+12替换。 （3）返回指令 AddPro
12、c5采用C规则，用“RET”返回；AddProc6采用stdcall规则，用“RET 8”返回,（4）invoke语句转换为CALL指令 invoke后面跟的参数被逐一压入堆栈，再跟上一 条CALL指令。 （5）堆栈平衡 对AddProc5的调用，在CALL指令后面用“ADD ESP, 8”来平衡堆栈。 对AddProc6的调用，由于在返回时使用了“RET 8” 在CALL指令后面不需要“ADD ESP, 8”,invoke伪指令（续）,2使用invoke调用子程序的一些限制 invoke伪指令后面跟的参数必须直接能够作为PUSH指令的源操作数。 错误的写法：invoke addproc, r
13、*2, 30 正确的写法： MOV EBX, r SHL EBX, 1 invoke addproc, EBX, 30,6.2.6 子程序中的局部变量,定义：仅在子程序内部使用的变量，可提高程序的模块化程度也被 称为自动变量。 局部变量的作用域是子程序,1局部变量的实现原理,（1）在进入子程序的时候，通过修改堆栈指针ESP来预留出需要的空间。用SUB ESP, x指令预留空间，x为该子程序中所有局部变量使用的空间。 （2）返回主程序之前，通过恢复ESP释放空间，在堆栈中不再为子程序的局部变量保留空间。,2堆栈帧,包括以下几个部分： 子程序的参数 返回地址 主程序的EBP 子程序的局部变量 在子
14、程序中： 由EBP可确定堆栈帧的位置 由EBP+0可以得到主程序的堆栈帧,3在子程序中使用局部变量,local伪指令可以在子程序中定义局部变量 格式： local 变量名1重复数量:类型,变量名2重 复数量:类型 程序示例：local.asm 结果：r=20 s=10,4直接使用局部空间,如果不使用local伪指令，可以直接在堆栈中为子程序分配局部变量空间，但不如用local伪指令方便。,5ADDR伪操作符,ADDR伪操作符可以取出局部变量的地址 格式：ADDR 局部变量 ADDR只能在invoke语句中使用 程序示例：addr.asm 结果：r=50 s=40,6.2.7 子程序的嵌套,程序中同样可以调用其他子程序，构成子程序的嵌套。 嵌套深度没有一个具体的限制，主要取决于堆栈的容量。 子程序调用时，返回地址要保存在堆栈中 子程序中的局部变量也要在堆栈中分配。,6.2.8 子程序的递归,子程序自己调用自己的情况称做递归。 以计算xn为例来说明递归子程序的写法： C语言程序：recurse.c 汇编程序： recurse.asm 结果：x=3 n=5 x(n) =243,6.3 Windows API,API在实质上也是一个子程序 ，主要有： 1printf 2scanf 3MessageBox 4确定函数的声明语句和库文件 5MASM32工具包,