陣列的定義陣列是一個連續的記憶體空間，每個元素的大小、型態皆相同，在 assembly 中定義陣列的方式很簡單，以下用個範例來說明：
segment .data
;宣告長度為 10 的陣列，每個元素大小為 double word，並分別初始化元素的值為 1, 2, 3, ....., 10
a1 dd 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
;宣告長度為 10 的陣列，每個元素大小為 word，初始化所有元素的值為 0
a2 dw 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
;與上一個宣告相同，但使用 TIMES 關鍵字表示重複指令的次數
a3 times 10 dw 0
;宣告長度為 200 的陣列，每個元素大小為 word，每一個元素的值為 1
a4 times 200 dw 1
segment .bss
;宣告長度為 10 的陣列，每個元素大小為 double word，未初始化
a5 resd 10
;宣告長度為 200 的陣列，每個元素大小為 word，未初始化
a6 resw 200
而若要在在 stack 將陣列定義為 local 變數呢? 假設需要的空間有 1 個 char、2 個 double word、50 個 word 元素的陣列，一共需要 1 * 1 + 2 * 4 + 50 * 2 = 109 個 bytes 的空間，從之前介紹過的程式來看，有兩種方法可以達成，一個是透過 [ESP - 109] 的方式來保留記憶體空間，另一個則是用
ENTER 指令來保留空間，以下為保留記憶體空間後的 stack 圖示：
陣列的存取在 assembly 中存取陣列的元素值，並非像 C 或其他高階語言一樣，使用中括號(
[])加索引的方式，而是必須要清楚指定 memory address(以 byte 為單位)，以下用幾個範例來說明：
;定義兩個陣列，每個元素的大小分別為 byte 與 word
byteArray db 5, 4, 3, 2, 1
wordArray dw 5, 4, 3, 2, 1
;存取 byte 陣列
mov al, [byteArray] ;AL = byteArray[0]
mov al, [byteArray + 1] ;AL = byteArray[1]
mov [byteArray + 3], al ;byteArray[3] = AL
;存取 word 陣列
mov ax, [wordArray] ;AX = wordArray[0]
mov ax, [wordArray + 2] ;AX = wordArray[1] 注意! 這邊 + 2 bytes 即是 + 1 word
mov [wordArray + 6], ax ;wordArray[3] = AX
mov ax, [wordArray + 1] ;這是錯誤的用法，因為元素大小為 word(2 bytes)
以下介紹如何將陣列的值進行加總：
mov ebx, byteArray ;將 byteArray 的初始位址存到 EBX 中
mov dx, 0 ;總和存於 DX 中
mov ah, 0 ;為了確保 AX = AL，因此要清空 AH
mov ecx, 0 ;loop 的次數以 ECX 中的值為主，每次遞減
lp:
mov al, [ebx] ;AL = *EBX
add dx, ax ;add 指令兩端 operand 的大小必須相同
inc ebx ;移至陣列的下一個元素
loop lp
接著用範例說明陣列的操作方式：
// ==================== array1c.c ====================
#include <stdio.h>
int asm_main(void);
void dump_line(void);
int main() {
int ret_status;
ret_status = asm_main();
return ret_status;
} //end main
void dump_line() {
int ch;
while((ch = getchar()) != EOF && ch != 'n')
;
} //end dump_line
; ==================== array1.asm ====================
%define ARRAY_SIZE 100
%define NEW_LINE 10
segment .data
FirstMsg db "First 10 elements of array", 0
Prompt db "Enter index of element to display: ", 0
SecondMsg db "Element %d is %d", NEW_LINE, 0
ThirdMsg db "Elements 20 through 29 of array", 0
InputFormat db "%d", 0
segment .bss
array resd ARRAY_SIZE
segment .text
extern puts, printf, scanf, dump_line
global asm_main
asm_main:
enter 4, 0 ;預留空間給 local 變數用，長度為 double word [EBP - 4]
push ebx ;保留 EBX 的值，先存入 stack 中
push esi ;保留 ESI 的值，先存入 stack 中
;初始化陣列值為 100, 99, 98, 97, .....
mov ecx, ARRAY_SIZE
mov ebx, array
init_loop:
mov [ebx], ecx
add ebx, 4
loop init_loop
push dword FirstMsg ;印出 FirstMsg
call puts
pop ecx
push dword 10
push dword array
call print_array ;印出陣列中的前十個元素
add esp, 8 ;使用 C function 後必須回復原本 ESP 指向的位址(使用 2 個 stack 空間)
Prompt_loop:
push dword Prompt
call printf
pop ecx ;將 Prompt 的 memory address pop 到 ECX 中(沒意義，只是將其從 stack 中移除)
lea eax, [ebp - 4] ;EAX = local 變數的位址
push eax
push dword InputFormat
call scanf
add esp, 8 ;使用 C function 後必須回復原本 ESP 指向的位址(使用 2 個 stack 空間)
cmp eax, 1 ;EAX = scanf 的 return value
je InputOK
call dump_line
jmp Prompt_loop
InputOK:
mov esi, [ebp - 4]
push dword [array + 4 * esi]
push esi
push dword SecondMsg
call printf
add esp, 12 ;使用 C function 後必須回復原本 ESP 指向的位址(使用 3 個 stack 空間)
push dword ThirdMsg
call puts
pop ecx ;將 ThirdMsg 的 memory address pop 到 ECX 中(沒意義，只是將其從 stack 中移除)
push dword 10
push dword array + 20 * 4
call print_array
add esp, 8 ;呼叫 function 後必須回復原本 ESP 指向的位址(使用 2 個 stack 空間)
pop esi ;還原 ESI 的值
pop ebx ;還原 EBX 的值
mov eax, 0 ;回到 C 程式中
leave
ret
; routine : _print_array
; C 程式
; void print_array(const int *a, int n);
; 參數：
; (1) a - 指向陣列的 pointer [EBP + 8]
; (2) n - 要印出的元素數量 [EBP + 12]
segment .data
OutputFormat db "%-5d %5d", NEW_LINE, 0
segment .text
global print_array
print_array:
enter 0, 0
push esi ;保留 ESI 的值，先存入 stack 中
push ebx ;保留 EBX 的值，先存入 stack 中
xor esi, esi ;ESI = 0
mov ecx, [EBP + 12] ;迴圈次數
mov ebx, [ebp + 8] ;EBX = 陣列位址
print_loop:
push ecx ;printf 可能會改變 ECX 中的值，因此先存入 stack 中作保留
;呼叫 C 語言中的 printf，使用的 stack 中的資料作為參數
;分別為(1)OutputFormat (2)ESI (3)陣列值
push dword [ebx + 4 * esi]
push esi
push dword OutputFormat
call printf
add esp, 12 ;使用 C function 後必須回復原本 ESP 指向的位址(使用 3 個 stack 空間)
inc esi ;index++
pop ecx ;還原 ECX
loop print_loop
pop ebx ;還原 EBX 的值
pop esi ;還原 ESI 的值
leave
ret
Array/String Instructions在 80x86 的 CPU 中，設計了許多用來處理 array 的指令，這些指令稱為 string instruction，他們利用 index register(ESI、EDI) 做為索引之用，並搭配 FLAGS register 中的 direction flag(DF) 來判斷索引為遞增或遞減，其中有兩個指令可用來設定 direction flag：
- CLD(clears the direction flag)：將 DF 設定為 0，為遞增
- STD(sets the direction flag)：將 DF 設定為 1，為遞減
Reading & writing memory首先先說明讀寫記憶體內容所使用的指令：
左邊的部分是 read memory，右邊則是 write memory；而從上面這個表中，有三個部分是需要注意的：
- 實際資料存放的位置
LOASx 的部分，是存放在 data segment 中；STOSx 的部分則是存放在 extra segment 中 - 所使用到的 index register
LOASx 使用的是 ESI(source index)；STOSx 則是使用 EDI(destination index) - 每次迴圈，index register 所遞增的值
根據不同的資料長度，分別為 1(byte)、2(word)、4(double word)
此外，還可以注意到所使用的 segment 為 data segment(左邊) 與 extra segment(右邊)，以下用一個簡單範例來介紹：
segment .data
ary1 dd 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
segment .bss
ary2 resd 10
segment .text
cld ;將 direction flag 設定為 0，讓 index register 的動作為遞增
mov esi, ary1 ;將 ary1 的 memory address 放到 ESI
mov edi, ary2 ;將 ary2 的 memory address 放到 EDI
mov ecx, 10 ;為了執行迴圈 10 次
lp:
;將每個在 ary1 中的元素複製到 ary2 中
lodsd ;load single double word
stosd ;store single double word
loop lp
而上述的效果，還可以用 MOVSx 指令來達成，而 MOVSx 指令的使用可以參考下表：
上述的 mov 所處理的資料大小是不同的，因此使用上就必須注意一下囉! 在上一個範例中，LODSD 與 STOSD 的結合，其實用 MOVSD 就可以達到相同效果囉!!!
REP 指令講完 loop 的寫法後，一定要提到
REP 指令，其實這個指令就是 repeat 的意思，也是以 ECX 中的值作為重複次數的依據，而且可以用很簡單的語法就可以完成，以上面程式的最後三行為例(lp label 後的三行)，可以改成以下這一行：
rep movsd ;MOVSD 的效果可以參考上表
以下用一段範例程式碼將陣列所有元素初始化為 0：
segment .bss
ary resd 10
segment .text
cld ;讓 index register 為遞增
mov edi, ary
mov ecx, 10
xor eax, eax ;下一個指令會用到 EAX
rep stosd ;[EDI] = EAX (使用 extra segment，EDI += 4)
Comparison 相關指令接著這邊介紹的是用來進行比對的指令，這些指令用來比較 register 與 memory 的值，以下用一張圖來介紹有哪些指令可用：
以上這些指令，跟 CMP 相同，也是會修改 FLAGS register 中的值做為程式判斷的依據，以下用一段簡單的程式碼來說明使用方式：
segment .bss
ary resd 100
segment .text
cld ;index register 為遞增
mov edi, ary
mov ecx, 100
mov eax, 12 ;為了找尋陣列中有無元素值為 12
lp:
scasd ;比對 EAX 與 [ES:EDI] 的值
je found ;有尋找到，跳至 found label
loop lp
;=====================
;找不到的時候，所要執行的程式碼放這
;=====================
found:
sub edi, 4 ;確定目前 EDI 所儲存的為指向 12 元素的 pointer
;=====================
;找到以後，所要執行的程式碼放這
;=====================
REPx 指令REPx 指令與 REP 是類似的，都是作為 repeat 指令之用，以下先用張圖來說明有哪些相關指令：
而 REPx 通常用來與 comparison 指令進行搭配，而若是有比對相同，程式並不會因此停止執行，index register 會持續遞增，而 ECX 則是會持續遞減，直到條件達到(Z flag=1/0 或 ECX=0)為止。
以下用一段比對 memory block 的程式來說明 REPx 的使用方式：
segment .text
cld
mov esi, block1 ;第一個 memory block 的 address
mov edi, block2 ;第二個 memory block 的 address
mov ecx, size
repe cmpsb ;持續的比對每一個 byte，直到 Z=1 或是 ECX=0
je equal
;=====================
;比對不同，所要執行的程式碼置於此處
;=====================
jmp onward ;必須跳離，不然會執行到 equal Label 去
equal:
;=====================
;比對相同，所要執行的程式碼置於此處
;=====================
onward:
範例說明最後用一個較為完整的範例來說明這些指令的使用：
memory.asmglobal asm_copy, asm_find, asm_strlen, asm_strcpy
segment .text
; function: asm_copy
; 用途：複製 memory block
; C functin 定義 :
; void asm_copy(void *dest, const void *src, unsigned sz);
; 參數說明 :
; (1) dest - 指向目的地位址的 pointer
; (2) sec - 指向來源端位址的 pointer
; (3) sz - 要複製的 byte 數量
%define dest [ebp + 8]
%define src [ebp + 12]
%define sz [ebp + 16]
asm_copy:
enter 0, 0
push esi ;保留 ESI 與 EDI 的值(先存入 stack)
push edi
mov esi, src
mov edi, dest
mov ecx, sz
cld ;指定 index register 為遞增 (direction flag = 0)
rep movsb ;[ES:EDI] = [DS:ESI] (ESI += 4 、 EDI += 4)
pop edi ;還原 ESI 與 EDI 的值
pop esi
leave
ret
; function: asm_find
; 用途：在記憶體中尋找指定的 byte
; C functin 定義 :
; void *asm_find(const void *src, char target, unsigned sz);
; 參數說明 :
; (1) src - 指向來源端位址的 pointer
; (2) target - 所要尋找的 byte 值
; (3) sz - 所要尋找的 memory block 大小
; 回傳值說明 :
; 若找到指定的值，回傳指定該值的 pointer；若無，回傳 null
;
; 注意：尋找的是 byte，但因為使用到 stack，因此要把他當作 double word 來處理(使用 lower 8 bits)
%define src [ebp + 8]
%define target [ebp + 12]
%define sz [ebp + 16]
asm_find:
enter 0, 0
push edi
mov eax, target
mov edi, src
mov ecx, sz
cld
repne scasb ; scan memory block 的值，直到 ECX=0 或是 [ES:EDI]=AL
je found_it
mov eax, 0 ;未發現，回傳 null pointer
jmp short quit
found_it:
mov eax, edi ;由 C 呼叫 assembly function 時，回傳值必須存在 EAX 中(因為長度為 double word)
dec eax ;讓 pointer 指向正確的位址
quit:
pop edi
leave
ret
; function: asm_strlen
; 用途：回傳字串的長度
; C functin 定義 :
; unsigned asm_find(const char *);
; 參數說明 :
; (1) src - 指向字串的 pointer
; 回傳值說明 :
; 字串長度(會存入 EAX 中)
%define src [ebp + 8]
asm_strlen:
enter 0, 0
push edi
mov edi, src ;將 string pointer 放到 EDI 中
mov ecx, 0FFFFFFFFh ;設定 ECX 為最大
xor al, al ;AL=0
cld
repnz scasb ;尋找字串結尾(\0)
mov eax, 0FFFFFFFEh
sub eax, ecx ;length = 0FFFFFFFEh - ecx
pop edi
leave
ret
; function: asm_strcpy
; 用途：複製字串
; C functin 定義 :
; void *asm_strcpy(char *dest, const char *src);
; 參數說明 :
; (1) dest - 指向複製來源字串的 pointer
; (2) src - 指向複製目的地字串的 pointer
%define desc [ebp + 8]
%define src [ebp + 12]
asm_strcpy:
enter 0, 0
push esi
push edi
mov edi, dest
mov esi, src
cld
cpy_loop:
lodsb ;將字元讀取到 AL 中，並遞增 ESI 的值
stosb ;將字元從 AL 中讀取出來，並遞增 EDI 的值
or al, al ;設定 condition flags
jnz cpy_loop ;尚未遇到結束字元(\0)，繼續執行
pop edi
pop esi
leave
ret
memex.c#include <stdio.h>
#define STR_SIZE 30
void asm_copy(void *, const void *, unsigned);
void * asm_find(const void *, char target, unsigned);
unsigned asm_strlen(const char *);
void asm_strcpy(char *, const char *);
int main(void) {
char st1[STR_SIZE] = "test string";
char st2[STR_SIZE];
char *st;
char ch;
asm_copy(st2, st1, STR_SIZE); //呼叫 assembly function
printf("%s\n", st2);
printf("Enter a char: ");
scanf("%c%*[^\n]", &ch);
st = asm_find(st2, ch, STR_SIZE); //呼叫 assembly function
if(st)
printf("Found it: %s\n", st);
else
printf("Not Found\n");
st1[0] = 0;
printf("Enter string: ");
scanf("%s", st1);
printf("len = %u\n", asm_strlen(st1)); //呼叫 assembly function
asm_strcpy(st2, st1); //呼叫 assembly function
printf("%s\n", st2);
return 0;
} //end main
編譯、執行指令shell> nasm -f elf memory.asm ; gcc -o memex memex.c memory.o ; ./memex
