汇编语言之转移指令和原理

1、引言

可以修改IP，或同时修改CS和IP的指令统称为转移指令。概括地讲，转移指令就是可以控制CPU执行内存

中某处代码的指令。

8086CPU的转移行为有以下几类：

1. 同时修改CS和IP时，称为段间转移，比如：jmp 100:2a7。

2. 只修改IP时，称为段内转移，比如：jmp ax。

由于转移指令对IP的修改范围不同，段内转移又分为“短转移”和“近转移”。

3. 段内短转移IP的修改范围为-128~127。

4. 段内近转移IP的修改范围为-32768~32767。

8086CPU的转移指令分为以下几类：

1. 无条件转移指令（比如：jmp）

2. 条件转移指令

3. 循环指令

4. 过程

5. 中断

这些转移指令转移的前提条件可能不同，但转移的基本原理是相同的，我们在这一章主要通过深入学习无条件

转移指令jmp来理解CPU执行转移指令的基本原理。
2、 jmp指令

Jmp为无条件转移指令，可以只修改IP，也可以同时修改CS和IP。

Jmp指令要给出两种信息：

1. 转移的目的地址。

2. 转移的距离（段间转移、段内短转移、段内近转移）。

不同的给出目的地址的方法，和不同的转移位置，对应有不同格式的jmp指令，下面的几节内容中，我们以

给出目的地址的不同方法为主线，讲解jmp指令的主要应用格式和CPU执行转移指令的基本原理。
3、 依据位移进行转移的jmp指令

Jmp short 标号（转到标号处执行指令）。

这种格式的jmp指令，实现的是段内短转移，它对IP的修改范围为-128~127，也就是说，它向前转移时可以

最多越过128个字节，向后转移可以最多越过127个字节。Jmp指令中的“short”符号，说明指令进行的是短

转移，jmp指令中的“标号”是代码段中的标号，指明了指令要转移的目的地，转移指令执行结束后，CS:IP应该

指向标号处的指令。

请看下面一段代码：

Mov ax, 0

Jmp short s

Add ax, 1

  S:add ax, 2

最下面那条指令中的S就是标号，jmp short s指令执行后，CS:IP指向s:add ax, 2，上面那条指令add ax,

1已被跳过，没有被CPU执行。

在“jmp short 标号”指令所对应的机器码中，不包含转移的目的地址，而包含的是转移的位移，这个位移是

编译器根据汇编指令中的“标号”计算出来的，具体的计算方法如下图所示：

上图中，标号处的指令s0:inc bx的偏移地址为6，指令jmp s0后的第一个字节的偏移地址为3，位移量就是

6－3=3。

标号处的指令s:inc ax的偏移地址为0，指令jmp s下的第一个字节的偏移地址为9，位移量就是0－9=﹣9。

“Jmp short 标号”的功能为：IP=IP＋8位位移：

1.8位位移=标号处的地址－jmp指令后的第一个字节的地址。

2.short指明此处的位移为8位位移。

3.8位位移的范围为﹣128~127，用补码表示（本教程不讲解补码，若你想了解，请看相关书籍）。

4.8位位移由编译程序在编译时算出。

还有一种和“jmp short 标号”功能相近的指令格式：“jmp near ptr 标号”，它实现的是段内近转移。

“jmp near ptr 标号”的功能为：IP=IP＋16位位移。

1.16位位移=标号处的地址－jmp指令后的第一个字节的地址。

2.near ptr指明此处的位移为16位位移，进行的是段内近转移。

3.16位位移的范围为﹣32768~32767，用补码表示。

4.16位位移由编译程序在编译时算出。

style="text-align:center;">

上图中，标号处的指令s0:inc bx的偏移地址为6，指令jmp s0后的第一个字节的偏移地址为3，位移量就是
6－3=3。
标号处的指令s:inc ax的偏移地址为0，指令jmp s下的第一个字节的偏移地址为9，位移量就是0－9=﹣9。
“Jmp short 标号”的功能为：IP=IP＋8位位移：
1.8位位移=标号处的地址－jmp指令后的第一个字节的地址。
2.short指明此处的位移为8位位移。
3.8位位移的范围为﹣128~127，用补码表示（本教程不讲解补码，若你想了解，请看相关书籍）。
4.8位位移由编译程序在编译时算出。
还有一种和“jmp short 标号”功能相近的指令格式：“jmp near ptr 标号”，它实现的是段内近转移。
“jmp near ptr 标号”的功能为：IP=IP＋16位位移。
1.16位位移=标号处的地址－jmp指令后的第一个字节的地址。
2.near ptr指明此处的位移为16位位移，进行的是段内近转移。
3.16位位移的范围为﹣32768~32767，用补码表示。
4.16位位移由编译程序在编译时算出。
 
 
4、 转移地址在指令中或寄存器中的jmp指令
“Jmp far ptr 标号”实现的是段间转移（又称为远转移），功能如下：
CS=标号所在段的段地址，IP=标号在段中的偏移地址；
“Far ptr”指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改CS和IP。
在“jmp far ptr 标号”指令所对应的机器码中，包含转移目的地的地址。
 
转移的目的地在寄存器中的jmp指令，指令格式为：
Jmp 16位通用寄存器。
功能：IP=16位通用寄存器
这种指令我们在前面的内容（参见2.6节）中已经讲过，这里就不再详述。
 
 
5、转移地址在内存中的jmp指令
转移地址在内存中的jmp指令有两种格式：
1. “jmp word ptr 内存单元地址”（段内转移）。
功能：从内存单元地址处开始存放着一个字，是转移的目的偏移地址。内存单元地址可用寻址方式的任一格式
给出，比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov DS:[200], ax
Jmp word ptr DS:[200]
执行后，IP=123H
又比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov [bx], ax
Jmp word ptr [bx]
执行后，IP=123H
2. “jmp dword ptr 内存单元地址”（段间转移）。
功能：从内存单元地址处开始存放着两个字，高地址处的字是转移的目的段地址，低地址处的字是转移的目的
偏移地址。
CS=内存单元地址＋2
IP=内存单元地址
内存单元地址可用寻址方式的任一格式给出。比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov DS:[200], ax
Mov word ptr DS:[202], 100
Jmp dword ptr DS:[200]
执行后，CS=100H，IP=123H，CS:IP指向100:123。
又比如，下面的指令：
Mov ax, 123H
Mov [bx], ax
Mov word ptr [bx＋2], 100
Jmp dword ptr [bx]
执行后，CS=100H，IP=123H，CS:IP指向100:123。
在上面的指令中，我们接触到了一个新的符号“dword”，它表示什么意思呢？前面我们已学过，Byte表示字
节，word表示字，dword则表示双字。
 
6 、CALL指令
Call和ret指令都是转移指令，它们都修改IP，或同时修改CS和IP，它们经常被共同用来实现子程序的设
计。这两节，我们讲解call和ret指令的原理。
CPU执行call指令时，进行两步操作：1.将当前的IP或CS和IP压入栈中。2.转移。
Call指令不能实现短转移，除此之外，call指令实现转移的方法和jmp指令的原理相同，下面我们以给出转
移目的地址的不同方法为主线，讲解call指令的主要应用格式。
1. 依据位移进行转移的call指令。
Call 标号（将当前的IP压入栈后，转到标号处执行指令）。指令执行时，它的功能相当于：
Push IP
Jmp near ptr 标号
2. 转移地址在指令中的call指令。
Call far ptr 标号（实现的是段间转移）。
指令执行时，它的功能相当于：
Push CS
Push IP
Jmp far ptr 标号
3. 转移地址在寄存器中的call指令。
指令格式：call 16位通用寄存器
指令执行时，它的功能相当于：
Push IP
Jmp 16位通用寄存器
4. 转移地址在内存中的call指令。
这种call指令有两种格式：
格式1：call word ptr 内存单元地址
指令执行时，它的功能相当于：
Push IP
Jmp word ptr 内存单元地址
格式2：call dword ptr 内存单元地址
指令执行时，它的功能相当于：
Push CS
Push IP
Jmp dword ptr内存单元地址
 
7、 子程序
Ret指令用栈中的数据修改IP的数值，从而实现近转移。Ret指令执行时，进行下面两步操作：
1. IP=（SS×16＋SP）中的数据
2. SP=SP＋2
指令执行时，它的功能相当于：pop IP
学习了call和ret指令，现在来看一下，如何将它们配合使用来实现子程序的机制。请看下面的一段代码：
Mov ax, 1
Mov cx, 3
Call s
Mov bx, ax
Mov ax, 4c00H
Int 21H
S:add ax,ax
   Loop s
   Ret
   我们来分析一下CPU执行这一段代码的过程。
1. CPU执行第一、第二条指令后，CS:IP指向call s。
2. CPU将call s指令的机器码读入，IP指向call s后的指令mov bx, ax。
3. 执行call s指令，将当前IP值（指令mov bx, ax的偏移地址）压入栈中，并将IP的值改变为标号s处的
偏移地址。
4. CPU从标号s处执行指令，直至loop指令循环完毕。
5. CPU指向并执行ret指令，从栈中弹出一个数据（即先前压入栈中的指令mov bx, ax的偏移地址）送入
IP，则CS:IP指向指令mov bx, ax。
6. CPU执行指令mov bx, ax，并向下继续执行，直到执行int 21H后，程序结束。
上面第3、第5项是重点，它揭示了子程序执行完之后，如何让CPU接着call指令向下执行。什么是子程序？
具有一定功能的程序段，我们称之为子程序。比如，上面的那一段代码，s:add ax, bx到ret那3条指令就是一个
简单的子程序，它的功能是把ax中的数值累加3次，累加次数放在cx中，用循环指令loop实现累加。
在需要的时候，我们用call指令转去执行它，执行完子程序后，要让CPU接着call指令向下执行，则需要用
到ret指令，call指令转去执行子程序之前，call指令后面的指令的地址将被存储在栈中，在子程序的后面使用ret
指令，用栈中的数据设置IP的值，从而转到call指令后面的代码处继续执行。
    在上面那一段代码中，int 21H和loop这两条指令可能你看不懂，不过没关系，不影响讨论call和ret指令。
 

作者：chen.yu
深信服三年半工作经验，目前就职游戏厂商，希望能和大家交流和学习,
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