【汇编语言】[BX]和loop指令（二）——在Debug中跟踪用loop指令实现的循环程序

前言

📌

汇编语言是很多相关课程（如数据结构、操作系统、微机原理）的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了，其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理，提升代码效率，尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全领域不可或缺，帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。

本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的，和书中一样为了使学习的过程容易展开，我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。

1. 题目引入

考虑这样一个问题，计算ffff:0006单元中的数乘以3，结果存储在dx中。

我们分析一下，可能会遇到以下三个问题：

1.1 问题一

（1）运算后的结果是否会超出dx所能存储的范围？

ffff:0006 单元中的数是一个字节型的数据，范围在0-255之间，则用它和3相乘结果不会大于65535，可以在dx中存放下。

1.2 问题二

（2）我们用循环累加来实现乘法，用哪个寄存器进行累加？

我们将ffff:0006单元中的数赋值给ax，用dx进行累加。先设(dx)=0，然后做3次(dx)=(dx)+(ax)。

1.3 问题三

（3） ffff:0006单元是一个字节单元，ax是一个16位寄存器，数据长度不一样，如何赋值？

注意，我们说的是“赋值”，就是说，让 ax 中的数据的值（数据的大小）和ffff:0006 单元中的数据的值（数据的大小）相等。

例如：8 位数据01H和16位数据0001H的数据长度不一样，但它们的值是相等的。

那么我们如何赋值？

设ffff:0006单元中的数据是XXH，若要ax中的值和ffff:0006单元中的相等，ax中的数据应为00XXH。所以，若实现ffff:0006单元向ax赋值，我们应该令(ah)=0，(al)=(ffff6H)。

1.4 代码实现

想清楚以上的3个问题之后，编写程序如下。

assume cs:code
code segmentmov ax,0ffffhmov ds axmov bx,6		;以上，设置ds:bx指向ffff:6mov al,[bx]mov ah,0		;以上，设置(al)=((ds*16)+(bx))，(ah)=0mov dx，0		;累加寄存器清0mov cx，3		;循环3次
s:	add dx,axloop s			 ;以上累加计算(ax)*3mov ax,4c00hint 21h			 ;程序返回code ends
end

注意程序中的第一条指令mov ax,0ffffh。

我们知道大于9FFFH的十六进制数据A000H、A001H、…… 、C000H、C001H、……、FFFEH、FFFFH等，在书写的时候都是以字母开头的。而在汇编源程序中，数据不能以字母开头，所以要在前面加0。（因为我们使用的MASM编译器对于字母开头的数据不认识，会报错）

2. 程序跟踪

下面我们对程序的执行过程进行跟踪。

首先 ，我们将它编辑为源程序文件，文件名定为 p3.asm ；对其进行编译连接后生成p3.exe；（这些知识在【汇编语言】第一个程序（三）—— 深度剖析汇编程序的执行流程：编辑、编译、连接与运行_汇编语言程序 运行这一章的内容中已经学习过了）；然后再用Debug对p3.exe中的程序进行跟踪。

2.1 加载程序，用r命令查看寄存器内容

用Debug加载 p3.exe 后，用r命令查看寄存器中的内容，如下图所示。（不同的电脑呈现出来的初始内容可能不同）

上图中(ds)=0B2DH，所以，程序在0B3D:0处。（这个我们在【汇编语言】第一个程序（四）—— 谁在幕后启动程序 ： 探讨可执行文件的装载与执行这篇文章中讲过，是因为在程序加载到内存时会有一个程序段前缀psp在我们的程序的前面，而这个psp的大小为256个字节）

2.2 用U命令查看内存中的程序

我们看一下，(cs)=0B3DH，(IP)=0，CS:IP 正指向程序的第一条指令。再用u命令看一下被 Debug 加载入内存的程序，如图下所示。

可以看到，从0B3D:0000-0B3D:001A是我们的程序，0B3D:0014处是源程序中的指令loops，只是此处loops中的标号s已经变为一个地址0012h。如果在执行“loop 0012”时，cx减1后不为0，“loop 0012”就把IP设置为0012h，从而使 CS:IP 指向0B3D:0012处的 add dx,ax，实现转跳。

2.3 用T命令进行程序跟踪

我们开始进行跟踪，如下图所示。

上图中，前3条指令执行后，(ds)=fffh，(bx)=6，ds:bx指向 ffff:6单元。Debug 显示出当前要执行的指令“mov al,[bx]”，因为是读取内存的指令，所以 Debug 将要访问的内存单元中的内容也显示出来，可以看到屏幕最右边显示的“ds:0006=32”，由此，我们可以方便地知道目标单元(ffff6)中的内容是32h。

继续执行，如下图所示。

上图中，这两条指令执行后，(ax)=0032h，完成了从:6单元向ax的赋值

继续，如下图所示。

上图中，这两条指令执行后，(dx)=0，完成对累加寄存器的初始化；(cx)=3，完成对循环计数寄存器的初始化。

下面，将开始循环程序段的执行，继续，如下图所示。

上图中，CPU 执行0B3D:0012处的指令“add dx,ax”后，(IP)=0014h，CS:IP 指向0B3D:0014处的指令“loop 0012”。

CPU 执行“loop 0012”，

第一步先将(cx)减1，(cx)=2；

第二步因(cx)不等于0，将IP设为0012h。

指令“loop 0012”执行后，(IP)=0012h，CS:IP再次指向0B3D:0012处的指令“add dx,ax”，这条指令将再次得到执行。

❗注意，“loop 0012”执行后(cx)=2，也就是说，“loop 0012”还可以进行两次循环。

接着，将重复执行“add dx,ax”和“loop 0012”，直到(cx)=0为止，如下图所示。

注意上图中，最后一次执行“loop 0012”的结果。

执行前(cx)=1，CPU 执行“loop 0012”，

第一步，(cx)=(cx)-1，(cx)=0；

第二步，因为(cx)=0，所以 loop 指令不转跳，(IP)=0016h，CPU向下执行0B3D:0016处的指令“mov ax,4c00”

在完成最后一次“add dx,ax”后，(dx)=96h，此时 dx中为累加计算(ax)*3的最后结果。

2.4 用P命令使得程序返回

我们继续，将程序执行完，如下图所示。

上图中，执行完最后两条指令后，程序返回到Debug中。注意“int21”要用p命令执行。

3. 循环次数更多的程序

3.1 代码实现

上面，我们通过对一个循环程序的跟踪，更深入一步地讲解了loop指令实现循环的原理。下面，我们将之前的程序改一下，计算ffff:0006单元中的数乘以123，结果存储在dx 中。

这很容易完成，只要将循环的次数改为123就可以了。程序如下。

assume cs:code
code segmentmov ax,0ffffhmov ds axmov bx,6		;以上，设置ds:bx指向ffff:6mov al,[bx]mov ah,0		;以上，设置(al)=((ds*16)+(bx))，(ah)=0mov dx，0		;累加寄存器清0mov cx，123		;循环123次
s:	add dx,axloop s			 ;以上累加计算(ax)*3mov ax,4c00hint 21h			 ;程序返回code ends
end

3.2 一个新的命令——g

我们用 Debug对这个程序的循环程序段进行跟踪，现在有这样一个问题：前面的条指令，即标号s前的指令，已经确定在逻辑上完全正确，我们不想再一步步地跟踪了，只想跟踪循环的过程。所以希望可以一次执行完标号s前的指令。可以用一个新的（对我们来说是新的，因为以前没用过）Debug命令g来达到目的。

3.3 如何使用g命令

下面来实际操作一下，我们用刚才的程序生成最终的可执行文件“c:masm\p4.exe”，用Debug 加载 p4.exe，然后看一下程序在内存中的情况，如下图所示。

上图中，循环程序段从CS:0012开始，CS:0012前面的指令，我们不想再一步步地跟踪，希望能够一次执行完，然后从CS:0012处开始跟踪。可以这样来使用g命令，“g 0012”，它表示执行程序到当前代码段（段地址在CS中）的0012h处。

也就是说“g 0012”将使 Debug从当前的CS:IP指向的指令执行，一直到(IP)=0012h为止。具体的情况如下图所示。

上图中，Debug执行“g 0012”后，CS:0012前的程序段被执行，从各个相关的寄存器中的值，我们可以看出执行的结果。

3.4 循环次数太多了！！！

下面我们对循环的过程进行跟踪，如下图所示。

上图中，我们跟踪了两次循环的过程。其实，通过这两次循环过程，已经可以确定循环程序段在逻辑上是正确的。

我们不想再继续一步步地观察循环的过程了，怎样让程序向下执行呢？继续像从前那样使用t命令？

显然这是不可行的，因为还要进行121((cx)=79h)次循环，如果像前两次那样使用t命令，我们得使用121*2=242次t命令才能从循环中出来。

3.5 P命令的又一个功能——一次执行完循环

这里的问题是，我们希望将循环一次执行完。可以使用p命令来达到目的。再次遇到loop 指令时，使用p命令来执行，Debug 就会自动重复执行循环中的指令，直到(cx)=0为止。具体情况如下图所示。

上图中，在遇到“loop 0012”时，用p命令执行，Debug 自动重复执行“loop 0012”和“add dx,ax”两条指令，直到(cx)=0。最后一次执行“loop 0012”后，(cx)=0，(IP)=0016h，当前指令为CS:0016 处的“mov ax,4c00”。

3.6 g命令也可以快速出循环

当然，也可以用g命令来达到目的，可以用“g 0016”直接执行到CS:0016处。具体情况如下图所示。

结语

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