1. 熟悉 x 86-64 汇编指令及其操作

在 x 86-64 汇编中，有一组常见的指令是每个程序员都需要熟悉的。理解这些指令的工作原理对阅读和理解反汇编代码非常重要。指令分为多种类型，主要包括数据传输、算术、逻辑、跳转、条件控制等。

常见指令及其意义

• mov：将数据从源复制到目标。
  • 例子：mov %rax, %rbx 将 %rax 的值复制到 %rbx 中。
• add：将两个数相加，并将结果存储在目标操作数中。
  • 例子：add %rax, %rbx 将 %rax 的值加到 %rbx 中，结果保存在 %rbx。
• sub：从目标操作数中减去源操作数。
  • 例子：sub %rax, %rbx 将 %rax 的值从 %rbx 中减去，结果保存在 %rbx。
• cmp：比较两个操作数，结果存储在标志寄存器中（不改变原始操作数）。
  • 例子：cmp %rax, %rbx 比较 %rax 和 %rbx (左减右)，并设置标志位，用于后续的条件跳转。
• jmp：无条件跳转到指定的内存地址。
  • 例子：jmp *%rax 跳转到 %rax 中存储的地址。
• je / jne：条件跳转指令，根据前一条 cmp 指令的结果进行跳转（相等/不相等）。
  • 例子：je label 如果相等，跳转到 label；否则继续执行。
• push / pop：堆栈操作，push 将数据压入栈顶，pop 将数据从栈顶弹出。
  • 例子：push %rax 将 %rax 的值压入堆栈；pop %rbx 从堆栈弹出一个值到 %rbx。
• call：调用函数。将返回地址压入堆栈并跳转到函数的地址。
  • 例子：call *%rax 调用 %rax 指定的地址函数。
• ret：返回函数。将堆栈顶的返回地址弹出并跳转到该地址。
  • 例子：ret 执行函数返回。

常用的条件跳转指令

常用的条件跳转指令

条件跳转指令是 x 86 汇编中非常重要的部分，它们根据标志寄存器的状态执行跳转。标志寄存器由之前的比较指令（如 cmp）或算术指令（如 add, sub）设置，用于决定跳转的条件是否成立。不同条件跳转指令适用于不同的场景，常见的条件跳转指令如下：

1. je（Jump if Equal）/ jz（Jump if Zero）

• 条件：如果比较结果相等（即零标志位 ZF=1），则跳转。
• 用途：通常在两个值相等时使用。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  je equal_label   ; 如果相等，跳转到 equal_label
  

  如果 %rax 和 %rbx 相等，则跳转到 equal_label 位置继续执行。

2. jne（Jump if Not Equal）/ jnz（Jump if Not Zero）

• 条件：如果比较结果不相等（即零标志位 ZF=0），则跳转。
• 用途：用于处理两个值不相等的情况。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  jne not_equal_label ; 如果不相等，跳转到 not_equal_label
  

  如果 %rax 和 %rbx 不相等，则跳转到 not_equal_label。

3. jg（Jump if Greater）/ jnle（Jump if Not Less or Equal）

• 条件：如果比较结果表示第一个操作数大于第二个（即符号位 SF=0 和零标志位 ZF=0），则跳转。
• 用途：用于有符号比较时，第一个数大于第二个数时跳转。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  jg greater_label ; 如果 %rax 大于 %rbx，跳转到 greater_label
  

  如果 %rax 大于 %rbx，则跳转到 greater_label。

4. jl（Jump if Less）/ jnge（Jump if Not Greater or Equal）

• 条件：如果第一个操作数小于第二个（符号位 SF=1 且零标志位 ZF=0），则跳转。
• 用途：用于有符号比较，第一个数小于第二个数时跳转。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  jl less_label    ; 如果 %rax 小于 %rbx，跳转到 less_label
  

  如果 %rax 小于 %rbx，则跳转到 less_label。

5. jge（Jump if Greater or Equal）

• 条件：如果第一个操作数大于或等于第二个（即符号位 SF=0 或零标志位 ZF=1），则跳转。
• 用途：用于有符号比较，表示大于或等于时跳转。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  jge ge_label     ; 如果 %rax 大于或等于 %rbx，跳转到 ge_label
  

  如果 %rax 大于或等于 %rbx，则跳转到 ge_label。

6. jle（Jump if Less or Equal）

• 条件：如果第一个操作数小于或等于第二个（符号位 SF=1 或零标志位 ZF=1），则跳转。
• 用途：用于有符号比较，表示小于或等于时跳转。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 比较 %rax 和 %rbx
  jle le_label     ; 如果 %rax 小于或等于 %rbx，跳转到 le_label
  

  如果 %rax 小于或等于 %rbx，则跳转到 le_label。

7. ja（Jump if Above）/ jnbe（Jump if Not Below or Equal）

• 条件：如果第一个操作数严格大于第二个（零标志位 ZF=0 且进位标志位 CF=0），则跳转（无符号比较）。
• 用途：用于无符号数比较时，第一个数大于第二个数。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 无符号比较 %rax 和 %rbx
  ja above_label   ; 如果 %rax 大于 %rbx，跳转到 above_label
  

  如果 %rax 严格大于 %rbx，则跳转到 above_label。

8. jb（Jump if Below）/ jc（Jump if Carry）

• 条件：如果第一个操作数小于第二个（进位标志位 CF=1），则跳转（无符号比较）。
• 用途：用于无符号数比较时，第一个数小于第二个数。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 无符号比较 %rax 和 %rbx
  jb below_label   ; 如果 %rax 小于 %rbx，跳转到 below_label
  

  如果 %rax 小于 %rbx，则跳转到 below_label。

9. jbe（Jump if Below or Equal）

• 条件：如果第一个操作数小于或等于第二个（零标志位 ZF=1 或进位标志位 CF=1），则跳转（无符号比较）。
• 用途：用于无符号数比较时，第一个数小于或等于第二个数。

• 例子：

  cmp %rax, %rbx   ; 无符号比较 %rax 和 %rbx
  jbe be_label     ; 如果 %rax 小于或等于 %rbx，跳转到 be_label
  

  如果 %rax 小于或等于 %rbx，则跳转到 be_label。

10. jno（Jump if No Overflow）/ jo（Jump if Overflow）

• 条件：根据溢出标志位 OF 的状态跳转。
  • jno：如果没有溢出（OF=0），则跳转。
  • jo：如果发生溢出（OF=1），则跳转。

  例子：

  add %rax, %rbx   ; 执行加法，可能产生溢出
  jo overflow_label ; 如果产生溢出，跳转到 overflow_label
  

  如果加法操作导致溢出，则跳转到 overflow_label

11.setg %al ; 如果上一条 cmp 指令结果是“greater”，则设置 %al = 1，否则 %al = 0

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举例说明

假设我们有一个简单的程序，它比较两个数字并根据结果决定跳转到不同的标签：

    mov $5, %rax      ; 将 5 存入寄存器 %rax
    mov $3, %rbx      ; 将 3 存入寄存器 %rbx
    cmp %rbx, %rax    ; 比较 %rax 和 %rbx (%rax - %rbx)
    je equal_label    ; 如果 %rax == %rbx，跳转到 equal_label
    jg greater_label  ; 如果 %rax > %rbx，跳转到 greater_label
    jl less_label     ; 如果 %rax < %rbx，跳转到 less_label
    
equal_label:
    ; 执行 %rax 和 %rbx 相等时的逻辑
    ret

greater_label:
    ; 执行 %rax 大于 %rbx 时的逻辑
    ret

less_label:
    ; 执行 %rax 小于 %rbx 时的逻辑
    ret

这个代码片段首先比较寄存器 %rax 和 %rbx 中的值。根据比较结果，它会跳转到不同的标签：

• 如果它们相等，则跳转到 equal_label；
• 如果 %rax 大于 %rbx，则跳转到 greater_label；
• 如果 %rax 小于 %rbx，则跳转到 less_label。

AT&T 格式注意点：

在 AT&T 汇编格式中，源操作数在前，目标操作数在后。这是与 Intel 汇编格式最主要的区别。你需要调整阅读习惯。例如：

• AT&T 格式：mov %eax, %ebx（把 %eax 的值复制到 %ebx）
• Intel 格式：mov ebx, eax（目标在前，源在后）

在 AT&T 格式中，立即数 以 $ 开头，寄存器以 % 开头。例子：

• $5 表示立即数 5
• %rax 表示寄存器 RAX
• (%rbx) 表示内存地址指向 %rbx 中存储的值

2. 掌握寄存器命名规则

x 86-64 架构有 16 个通用寄存器，每个寄存器有 64 位、32 位、16 位、8 位的子寄存器。了解它们的命名方式有助于快速理解代码。

主要寄存器及其用途

1. 通用寄存器：
   • rax：累加器，通常用于函数返回值。
   • rbx：基址寄存器，可以用于存储数据或指针。
   • rcx：循环计数器，通常用于循环操作。
   • rdx：数据寄存器，常用于输入/输出操作或乘除法的中间结果。
   • rsi：源索引寄存器，用于字符串操作和函数参数传递。
   • rdi：目标索引寄存器，用于函数参数传递。
   • rsp：堆栈指针，管理函数调用时的堆栈操作。
   • rbp：基址指针，常用于保存栈帧的起始位置。
2. 子寄存器： 每个 64 位寄存器有不同的子寄存器，用于不同大小的数据：
   • rax：64 位寄存器
   • eax：32 位寄存器
   • ax：16 位寄存器
   • al：8 位寄存器

例如，mov $5, %rax 将 5 存储在 64 位寄存器 %rax 中，mov $5, %eax 仅影响寄存器的低 32 位。

寄存器的常见使用规则

[!TIP] 有些寄存器在 GDB 中是无法通过 p 命令直接查看其内容的，尤其是那些特殊用途或状态寄存器（如标志寄存器、控制寄存器等）。当 GDB 不支持直接访问这些寄存器的值时，输出可能会显示为 void 或提示不能打印该值。

• 函数调用的寄存器：根据 System V AMD64 ABI 规范，函数参数依次通过 rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9 传递。
• 局部变量：通常通过堆栈保存，rbp 和 rsp 用于管理函数栈帧。

3. 分块阅读代码

[!NOTE] 以 . 开头的行都是指导汇编器和链接器工作的伪指令，这些可以忽略。 函数通常从 call 指令调用，并以 ret 返回。

函数边界

• 函数入口：函数通常从 call 指令调用，并以 ret 返回。可以通过定位这些指令来识别一个函数的起始和结束。
• 函数栈帧：函数通常在进入时通过 push %rbp 保存之前的基址指针，并通过 mov %rsp, %rbp 设置新的栈帧。

基本块和跳转指令

• 基本块：基本块是指一段没有跳转的连续代码，通常从某个入口点开始，直到一个跳转或函数调用结束。
• 条件跳转：如 je, jne, jg, jl 等，它们依赖于先前 cmp 指令的结果，可以快速识别逻辑分支。
• 无条件跳转：jmp 用于循环或无条件跳转。

通过识别函数入口、出口以及跳转逻辑，你可以将代码划分成较小的块来逐一分析。

4. 阅读顺序与可以忽略的部分

阅读顺序

• 从高层逻辑入手：首先从函数入口和调用分析整体逻辑。理解主函数的作用后，再深入分析细节。
• 关注关键操作：跳过无关的操作，如大量的 nop（无操作指令）和编译器自动生成的无效代码。专注于条件判断、函数调用、栈操作等。

可以忽略的内容

• 无关的寄存器操作：某些寄存器保存的是临时变量或不重要的中间值，这些可以先跳过，等需要时再回头看。
• 调试符号：反汇编代码可能包含调试信息或 padding，可以忽略不影响主逻辑的部分。