x86 汇编学习笔记

这篇笔记主要围绕 8086 / 16 位 x86 汇编 展开。相比高级语言，汇编更接近机器执行过程，很多“理所当然”的行为都需要你手动控制。

学习汇编时，建议始终抓住三件事：

  • 数据放在哪里
  • 指令到底对什么对象操作
  • 执行后哪些寄存器和标志位发生了变化

只要这三件事想清楚，很多看起来复杂的代码就会变得直观。

一、基础存储单位

在 8086 中，最基本的存储单位是 字节（byte），一个字节等于 8 位。

常见数据单位：

名称 大小 说明
byte 8 位 一个字节
word 16 位 两个字节
dword 32 位 四个字节

8086 是 16 位 CPU，因此很多指令天然以 word 为核心单位。

大端与小端

x86 采用 小端存储（Little Endian）。

例如一个字 1234H 存入内存时：

  • 低地址存 34H
  • 高地址存 12H

这点在调试内存时非常重要。

二、寄存器总览

8086 中最常见的是以下寄存器。

1. 通用寄存器

寄存器 常见用途
AX 累加器，很多算术指令默认使用
BX 基址寄存器，常参与寻址
CX 计数寄存器，常配合 loop
DX 数据寄存器，常配合乘除法

这些 16 位寄存器还可以拆成两个 8 位寄存器：

  • AX -> AH 和 AL
  • BX -> BH 和 BL
  • CX -> CH 和 CL
  • DX -> DH 和 DL

2. 段寄存器

寄存器 含义
CS 代码段寄存器
DS 数据段寄存器
SS 栈段寄存器
ES 附加段寄存器

3. 偏移寄存器和指针寄存器

寄存器 含义
IP 指令指针，配合 CS 使用
SP 栈顶偏移地址
BP 基址指针，常用于访问栈内数据
SI 源变址寄存器
DI 目的变址寄存器

SI 和 DI 不能像 AX 一样拆成高低 8 位使用。

三、段地址与物理地址

8086 采用 段地址:偏移地址 的方式访问内存。

物理地址计算公式：

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物理地址 = 段地址 * 16 + 偏移地址

例如：

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DS = 1000H
BX = 0002H

那么 DS:BX 对应的物理地址就是：

1
1000H * 10H + 0002H = 10002H

这也是为什么段寄存器里的值通常看起来像“内存块的起点”。

四、为什么不能直接把立即数送入段寄存器

8086 不支持下面这种写法：

1
mov ds,1000h

必须借助通用寄存器中转：

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mov ax,1000h
mov ds,ax

原因很简单：在 8086 指令编码规则里，段寄存器不能直接接收立即数。

五、内存访问与方括号 []

在 Intel 语法中，[] 表示访问内存。

例如：

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mov ax,1000h
mov ds,ax
mov [0],al

这里的 [0] 不是数字 0，而是表示访问 DS:0 这个内存单元。

可以理解为：

  • 方括号里放的是地址信息
  • 方括号外才是要读写的数据

常见例子

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mov ax,[0]
mov al,[0]
mov ax,[bx]
mov al,[bx]

它们的区别在于：

  • 访问的数据大小不同
  • 地址来源不同
指令 地址来源 操作大小
mov ax,[0] DS:0 word
mov al,[0] DS:0 byte
mov ax,[bx] DS:BX word
mov al,[bx] DS:BX byte

六、`()`` 的含义

汇编教材里常会用 (ax)、(bx) 这样的记法。它不是实际代码，而是一种描述方式。

例如：

  • (ax)=0010H 表示 AX 中的内容是 0010H
  • (ax)=(ax)+2 表示 AX 的值加 2
  • (ss)*16+(sp) 表示栈顶物理地址

这是帮助理解指令效果的“数学表达”，不是可以直接写进汇编器的语法。

七、栈、SS 和 SP

栈是一种 后进先出（LIFO） 的数据结构。

8086 中：

  • SS 保存栈段地址
  • SP 保存栈顶偏移地址

push 和 pop

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push ax
pop ax

执行逻辑：

  • push ax：SP = SP - 2，再把 AX 的值压入栈顶
  • pop ax：先取出 SS:SP 处的数据送入 AX，再 SP = SP + 2

原因是 8086 中 AX 是 16 位寄存器，一次压栈/出栈处理一个字，也就是 2 个字节。

栈示意图

八、CS 与 IP

程序执行时，CPU 默认从 CS:IP 指向的位置取指令。

  • CS：代码段寄存器
  • IP：下一条要执行的指令偏移地址

也就是说：

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当前执行位置 = CS:IP

如果把栈理解成“数据的出入口”，那么 CS:IP 就是“代码的执行位置”。

CS 和 IP 示意

九、一个最简单的汇编程序

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assume cs:codesg
codesg segment
    mov ax,0123h
    mov bx,0456h
    add ax,bx
    add ax,ax

    mov ax,4c00h
    int 21h
codesg ends
end

这段程序做了什么：

  1. AX = 0123H
  2. BX = 0456H
  3. AX = AX + BX
  4. AX = AX + AX
  5. int 21h 返回 DOS

这里 mov ax,4c00h + int 21h 是 DOS 环境下最常见的退出方式。

十、loop 指令

loop 是 8086 中非常经典的循环指令，它默认使用 CX。

逻辑可以理解为：

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2
(cx) = (cx) - 1
如果 (cx) != 0，则跳转到指定标号

示例：

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assume cs:code
code segment
    mov ax,2
    mov cx,11
s:
    add ax,ax
    loop s

    mov ax,4c00h
    int 21h
code ends
end

说明：

  • CX 初始值为 11
  • 每次循环执行 add ax,ax
  • loop s 会先把 CX 减 1，再判断是否继续跳回 s

[!IMPORTANT]

loop 只能使用 CX 作为计数器，这是它的固定规则。

十一、段前缀与更高效的复制思路

问题：如何把 FFFF:0000 ~ FFFF:000B 的 12 个字节复制到 0020:0000 ~ 0020:000B？

低效写法

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assume cs:code
code segment
    mov bx,0
    mov cx,12
s:
    mov ax,0ffffh
    mov ds,ax
    mov dl,[bx]

    mov ax,0020h
    mov ds,ax
    mov [bx],dl

    inc bx
    loop s

    mov ax,4c00h
    int 21h
code ends
end

这个写法的问题是：在循环内部反复修改 DS，效率低且不优雅。

更合理的写法

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assume cs:code
code segment
    mov ax,0ffffh
    mov ds,ax

    mov ax,0020h
    mov es,ax

    mov bx,0
    mov cx,12
s:
    mov dl,[bx]
    mov es:[bx],dl
    inc bx
    loop s

    mov ax,4c00h
    int 21h
code ends
end

这里的思路更清楚：

  • DS 固定指向源数据
  • ES 固定指向目标区域
  • 循环里只做读写，不反复切段

段复制示意

十二、与 OR 的常见用途

and

and 是按位与运算：

  • 两位都为 1，结果才是 1
  • 只要有一位为 0，结果就是 0

or

or 是按位或运算：

  • 只要有一位为 1，结果就是 1
  • 两位都为 0，结果才是 0

用于大小写转换

ASCII 中英文字母的大小写只差一个 bit，所以可以利用按位操作：

  • and 11011111b：常用于把小写转大写
  • or 00100000b：常用于把大写转小写

示例：

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assume cs:codesg,ds:datasg

datasg segment
    db 'BasiC'
    db 'iNfOrMaTiOn'
datasg ends

codesg segment
start:
    mov ax,datasg
    mov ds,ax

    mov bx,0
    mov cx,5
s:
    mov al,[bx]
    and al,11011111b
    mov [bx],al
    inc bx
    loop s

    mov bx,5
    mov cx,11
s0:
    mov al,[bx]
    or al,00100000b
    mov [bx],al
    inc bx
    loop s0

    mov ax,4c00h
    int 21h
codesg ends
end start

十三、SI 和 DI

  • SI：Source Index，源变址寄存器
  • DI：Destination Index，目标变址寄存器

它们在字符串处理和复杂寻址中非常常见。

常见寻址形式：

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mov ax,[bx+si+idata]

常见寻址方式总结

寻址形式 含义
[idata] 用常量地址访问内存
[bx] 用寄存器内容作为偏移地址
[bx+idata] 基址 + 常量偏移
[bx+si] 两个寄存器共同确定偏移
[bx+si+idata] 基址 + 变址 + 偏移

掌握寻址方式，是读懂汇编代码的关键之一。

十四、多重循环与栈保存计数器

很多初学者会遇到一个问题：loop 默认使用 CX，那多重循环怎么办？

一个常见思路是：

  • 外层循环使用 CX
  • 进入内层前先 push cx
  • 内层结束后再 pop cx

示例：

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.8086
assume cs:codesg,ds:datasg,ss:stacksg

datasg segment
    db 'abc'
    db 'efg'
    db 'hij'
    db 'klm'
datasg ends

stacksg segment stack
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0
stacksg ends

codesg segment
start:
    mov ax,stacksg
    mov ss,ax
    mov sp,16

    mov ax,datasg
    mov ds,ax

    mov bx,0
    mov cx,4
s0:
    push cx

    mov si,0
    mov cx,3
s:
    mov al,[bx+si]
    and al,11011111b
    mov [bx+si],al
    inc si
    loop s

    add bx,3
    pop cx
    loop s0

    mov ax,4c00h
    int 21h
codesg ends
end start

这段代码的重点不是“背下来”，而是理解：

  • 栈不仅能存数据
  • 也常用来临时保存寄存器现场

十五、指令处理的数据长度

8086 的很多指令要么处理 byte，要么处理 word。

判断方法通常有两类：

  • 通过寄存器类型判断
  • 通过 byte ptr / word ptr 明确指定

例如：

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mov ax,1
mov bx,ds:[0]
mov ds:[0],ax
inc ax
add ax,1000

这里的 ax、bx 都是 16 位寄存器，因此处理的是 word。

再看：

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mov al,1
mov al,bl
mov al,ds:[0]
mov ds:[0],al
inc al
add al,100

这里的 al、bl 都是 8 位寄存器，因此处理的是 byte。

十六、div 指令

div 是无符号除法指令。

基本规则

  • 如果除数是 8 位，默认被除数在 AX
  • 如果除数是 16 位，默认被除数在 DX:AX

结果保存位置

  • 8 位除法：商在 AL，余数在 AH
  • 16 位除法：商在 AX，余数在 DX

例 1：100001 / 100

因为 100001 超过了 16 位范围，所以被除数要放在 DX:AX 中：

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mov dx,1
mov ax,86A1h
mov bx,100
div bx

例 2：1001 / 100

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mov ax,1001
mov bl,100
div bl

十七、伪指令 db、dw、dd

这些不是 CPU 真正执行的指令，而是告诉汇编器如何定义数据。

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datasg segment
    db 1
    dw 1
    dd 1
datasg ends

含义：

  • db：定义字节数据
  • dw：定义字数据
  • dd：定义双字数据

十八、dup 操作符

dup 用来定义重复数据。

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db 3 dup (0)
db 3 dup (1,2,3)

等价理解：

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db 0,0,0
db 1,2,3,1,2,3,1,2,3

这在初始化数组、缓冲区、栈空间时非常有用。

十九、offset 操作符

offset 的作用是取标号的偏移地址。

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assume cs:codesg
codesg segment
start:
    mov ax,offset start
s:
    mov bx,offset s
codesg ends
end start

如果 start 在段开头，那么 offset start 就是 0。

offset 本质上是让汇编器在编译阶段，直接把标号的偏移值填进指令里。

二十、跳转指令

1. jmp

jmp 是无条件跳转。

常见形式：

  • jmp short 标号
  • jmp near ptr 标号
  • jmp far ptr 标号
  • jmp word ptr 内存单元
  • jmp dword ptr 内存单元

大致区别：

  • short：短跳转，范围较小
  • near：段内跳转
  • far：段间跳转，会同时修改 CS 和 IP

2. jcxz

逻辑可以理解为：

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如果 (cx) == 0，则跳转

3. loop

逻辑可以理解为：

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(cx)--
如果 (cx) != 0，则跳转

4. call

call 用于调用子程序，执行时会先保存返回地址。

常见流程：

  • call 跳转到子程序
  • 子程序执行完后用 ret 返回

二十一、mul 和 imul

mul

mul 是无符号乘法。

规则：

  • 8 位乘法：默认使用 AL
  • 16 位乘法：默认使用 AX

结果位置：

  • 8 位乘法结果在 AX
  • 16 位乘法结果高位在 DX，低位在 AX

例如：

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mul bl
mul word ptr [bx+si+8]

imul

imul 是有符号乘法，规则和 mul 类似，只是它把参与运算的数据当作有符号数。

二十二、标志寄存器

标志寄存器 flag 用于记录运算结果的状态。

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OF DF IF TF SF ZF AF PF CF

常见标志位

  • CF：进位标志，常用于无符号数运算
  • PF：奇偶标志
  • AF：辅助进位标志
  • ZF：零标志，结果为 0 时置 1
  • SF：符号标志，结果为负时置 1
  • TF：陷阱标志，用于单步调试
  • IF：中断允许标志
  • DF：方向标志，控制字符串指令方向
  • OF：溢出标志，常用于有符号数运算

一个重点区分

  • CF 对无符号运算更有意义
  • OF 对有符号运算更有意义

二十三、adc、sub、sbb、cmp

1. adc

带进位加法：

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adc ax,bx

逻辑：

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ax = ax + bx + CF

2. sub

普通减法：

1
sub ax,bx

3. sbb

带借位减法：

1
sbb ax,bx

逻辑：

1
ax = ax - bx - CF

4. cmp

cmp 本质上像执行了一次减法，但不保存结果，只更新标志位。

所以很多条件跳转其实都依赖 cmp 之后的 flag 状态。

示例：

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mov ax,2
mov bx,1
sub bx,ax
adc ax,1

这里 sub bx,ax 会影响 CF，后面的 adc 会把这个进位一并算进去。

二十四、控制转移指令速查

指令 含义 说明
jmp 无条件跳转 直接转移执行流
call 调用子程序 保存返回地址
ret 返回 回到调用点
je / jz 相等或结果为 0 时跳转 看 ZF
jne / jnz 不相等时跳转 看 ZF
jg 大于时跳转 有符号比较
jl 小于时跳转 有符号比较
ja 无符号大于时跳转 看 CF 和 ZF
jge 大于等于时跳转 有符号比较
jle 小于等于时跳转 有符号比较
loop 循环跳转 默认使用 CX
int 调用中断 交给系统服务
iret 中断返回 从中断现场恢复

二十五、DF 与字符串指令

方向标志 DF 控制字符串指令中 SI、DI 的移动方向：

  • DF = 0：每次操作后递增
  • DF = 1：每次操作后递减

相关指令：

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cld
std

含义：

  • cld：清除方向标志，设置为 0
  • std：设置方向标志为 1

二十六、lea 指令

lea 的作用不是取内存内容，而是 把有效地址本身装入寄存器。

1
lea ax,[bx+si+8]

上面这条指令的意思不是“取地址里的值”，而是把 [bx+si+8] 这个地址表达式计算后的偏移值放进 AX。

二十七、rep movsb 详解

rep movsb 是字符串处理里的高频组合。

可以理解为：

  • movsb：复制一个字节
  • rep：重复执行，次数由 CX 决定

常见使用方式：

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mov cx,length
mov si,source
mov di,destination
cld
rep movsb

执行流程：

  1. 从 DS:SI 取一个字节
  2. 写到 ES:DI
  3. 若 DF=0，则 SI++、DI++
  4. CX--
  5. 若 CX != 0，继续执行

相关字符串指令还有：

  • movsb：搬运一个字节
  • movsw：搬运一个字
  • movsd：搬运一个双字

在 8086 语境里最常见的是 movsb 和 movsw。

二十八、移位指令 shl 与 shr

1. shl

逻辑左移：

1
shl ax,1

特点：

  • 高位移出进入 CF
  • 低位补 0
  • 在很多场景下可近似理解为乘 2

2. shr

逻辑右移：

1
shr ax,1

特点：

  • 低位移出进入 CF
  • 高位补 0
  • 在很多场景下可近似理解为除 2

示例：

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mov ax,0000000111111011b
shl ax,1

二十九、单步中断相关标志

1. TF

TF 是陷阱标志。

  • TF = 1：CPU 进入单步执行模式
  • TF = 0：CPU 正常连续执行

它主要用于调试器逐条跟踪程序。

2. IF

IF 是中断允许标志。

  • IF = 1：允许响应可屏蔽中断
  • IF = 0：禁止响应可屏蔽中断

三十、学习汇编时的建议

汇编不适合“只看不练”，因为很多理解都依赖你自己去跟寄存器变化。

建议的学习顺序：

  1. 先熟悉寄存器和数据单位
  2. 再掌握段地址、偏移地址和内存访问
  3. 然后学习栈、循环和寻址方式
  4. 最后再整理字符串指令、标志寄存器和控制转移

做题或调试时，最实用的方法是反复问自己三个问题：

  • 这条指令读的是谁
  • 写的是谁
  • 会改哪些寄存器和标志位

三十一、总结

x86 汇编的难点，不在于语法本身，而在于它把高级语言隐藏掉的细节都摊开给你看了。

当你真正理解了这些内容：

  • 段地址和偏移地址如何配合
  • 栈为什么能保存现场
  • loop 为什么只认 CX
  • cmp 为什么不保存结果却仍然重要
  • rep movsb 为什么本质上是“硬件循环复制”

那你再去看反汇编、逆向分析或者操作系统底层内容，就会轻松很多。