用汇编实现类似于C语言中的printf函数--学习笔记

以下内容只是本人的一些学习心得，如有谬误，希望诸位大神不吝赐教，菜鸟在此拜过各位大神。

这几天刚刚学了call和ret指令，call指令和ret指令是用来实现程序的跳转的，汇编程序中，主程序和子程序之间实现的跳转，是通过对cs和ip寄存器的值进行压栈或出栈实现的，本章中，我们的目标是实现类似于c语言中的printf函数的功能，不过在开始前，我们先来总结一下call和ret指令。

我们使用“（）”将寄存器括起来的形式，表示该寄存器存储的值，比如（IP)表示偏移地址寄存器存储的值。

一、ret和retf指令：

1、ret指令用栈中的数据，修改ip的内容，实现近转移，下面是执行操作：

（1）（IP) = ((ss)*16 + (sp))

（2） (sp) = (sp) + 2

其实质等同于：pop IP

2、retf指令用栈中的数据，修改ip寄存器的内容，实现远转移，下面是执行操作：

（1） (IP) = ((ss)*16+(sp))

（2） (sp)= (sp)+2

（3） (cs)=((ss)*16+(sp))

（4） (sp)= (sp)+2

其实质等同于：pop IP

pop CS

二、call指令（注意：call指令不能实现段内短转移）

1、这里要对跳转指令进行必要的说明，所谓的跳转指令就是指jmp指令，下面我们来对jmp指令进行简要的说明：



如上图所示，囊括了jmp指令的大多数情况。

要了解以上列举的一系列内容，我们首先要知道jmp偏移位移的计算公式，什么是偏移位移，就是指IP寄存器值要加上的数值，就是偏移位移，计算公式如下图所示：



上图中的s和s0就是标号，现在我们就以jmp s0 和jmp s来进行说明，这两条指令都是段内短转移，短转移就是修改ip的值，短转移的修改范围为-128~127，也就是说以当前的jmp指令为基准，ip可以向后退128个字节或向前进127个字节，这个ip偏移位移是如何计算出来的呢，其实就是：

标号处地址-jmp指令后的第一个字节的偏移地址，比如mov bx，3（jmp s0后的第一条指令）的偏移地址为0001，而标号s0处的地址为0006，那么此时的偏移位移就是6-3=3，就是这么简单，注意，这里进行的是通过偏移位移进行跳转，而非通过目标地址进行跳转，这样做的好处是可以使程序更加灵活。

现在我们以jmp short 标号为例，进行一些简要的概括：

（1）jmp short 标号 -》(IP) = (IP) + 8位位移

（2）8位位移=标号处地址-jmp指令后的第一个字节的偏移地址

（3）short指令知名此处的位移为8位位移

（4）8位位移的范围为-128~127，用补码表示（这里的空间容量正好为2^8）

（5）8位位移由编译器在程序编译时算出。

由此可以类推jmp near ptr + 标号指令，这里near指的是jmp实现段内近转移，near表示ip的范围为-32768~32767，其他内容和jmp short 标号一致。

接下来我们来看看jmp + 16位寄存器形式：

jmp + 16位寄存器实质上就等同于（IP）= （16位寄存器），比如：

mov ax, 2000h

jmp ax

这里就等同于(IP) = (ax)

jmp word ptr + 内存单元地址：

这种形式就是指，将内存地址单元开始的一字内存空间的值，赋值给IP寄存器，和jmp + 16位寄存器非常相似，例如：

mov ax, 123h

mov ds:[0], ax

jmp word ptr ds:[0]

执行后(IP)=123h

下面来看看jmp far ptr + 标号指令进行讨论：

jmp far ptr + 标号 实现的是段间转移（远转移）

执行该指令后，cs=标号所在的段地址，ip=标号所在的偏移地址，例如：



上面的代码中，jmp直接越过了256个字节的空间，直接跳转到了标号s处，实现了一次大的转移。

关于jmp指令，这里我们讨论最后一个内容，就是jmp dword ptr + 内存单元地址（段间转移）

关于这个指令，其实和jmp far ptr + 标号十分相像，即从内存单元地址开始的两字空间中，低16位值赋给IP寄存器，高16位的值赋给CS寄存器，比如：

mov ax, 123h

mov ds:[0], ax

mov word ptr ds:[2], 0

jmp dword ptr ds:[0]

执行后：（CS）=0，（IP）=123好，cs：ip指向0000:0123处

2、有条件跳转指令：

刚才我们讨论的jmp指令是无条件跳转指令，现在我们来看看有条件跳转指令，jcxz指令，这个指令很特别，当cx寄存器存储的值等于0时，jcxz执行跳转命令，否则不执行，并且执行该指令后的第一条指令，其格式为jcxz + 标号，等同于：

if ((cx)==0)jmp short + 标号

3、循环跳转指令loop

这里，循环跳转指令和jcxz指令正好相反，它是当cx不等于0时，执行跳转指令，它等同于：

(CX)--

if ((cs)!=0) jmp short + 标号

4、讨论完跳转指令，我们现在可以来继续讨论call指令了，call指令实现的功能如下：

将当前的IP或CS和IP的值压入栈中，实现转移

依据位移进行转移的call指令：

（1）call + 标号（当前的ip压栈后，转到标号处执行指令）

即：（sp） = （sp） - 2

（（ss）* 16 + （sp）） = （IP）

（IP）= （IP） + 16位位移

等同于：

push IP

jmp near ptr 标号

（2）转移的目的地址在指令中的call指令

call far ptr 标号 ：实现段间转移，操作如下：

(sp) = (sp) -2

((ss)*16 + (sp)) = (cs)

(sp) = (sp) -2

((ss)*16 + (sp)) = (ip)

等同于：

push cs

push ip

jmp far ptr 标号

执行结束后，（CS）=标号所在的段地址，（IP）=标号所在的偏移地址

（3）转移地址在寄存器中的call指令：

指令格式：call 16为寄存器

功能：

(sp) = (sp) -2

((ss)*16 + (sp)) = (ip)

(IP)=16为寄存器的值
等同于：

push IP

jmp 16位位移

（4）转移地址中的call指令：

主要通过内存单元来执行跳转，分为两种形式

I、call word ptr 内存单元地址

II、call dword ptr 内存单元地址

等同于：

push cs

push ip

jmp dword ptr 内存单元地址

在对call和ret指令有了比较充分的了解以后，我们可以通过它们来实现子程序调用，如下所示：

assume cs:code

code segment

main:
.

.

.

call sub1
;调用子程序sub1

.

.

.

mov ax, 4c00h

int 21h

sub1:
.

.

.

call sub2
;调用子程序2

.

.

.

ret

sub2：
.

.

.

ret

code ends

end main

在完成了如何进行子程序调用以后，我们可以来完成我们想做的事情，写一段子程序，使得其能够被复用，只需要通过输入参数就可以实现字体在指定的屏幕位置显示，这里我们这样定义该程序段，dh指定在第几行打印字体，dl指定在第几列打印字体，cl指定字体的颜色属性，ds：si指定数据段的位置，如何在屏幕上打印字体呢？在控制台模式下，我们使用的是80*25打印模式，我们只需要在B8000~BFFFF之间的32KB内存中写入任意的数据，都能够在控制台上显示出来，每行我们可以打印80个字符，每个字符两个字节（一个用于存储字符数据，另一个用于存储字符属性），比如我们要在第8行第3列写入数据，只需要令偏移地址段地址=（8-1）*160
+ 3*2（字符数据存储在偶数地址上），下面是实现的代码：

assume cs:code, ds:data

data segment

db 'welcome to masm!',0

data ends

code segment

start: mov ax, data
;获得段地址

mov ds, ax

mov si, 0
;字符串索引

mov dh, 8
;在第8行显示数据

mov dl, 3
;在第三列显示数据

mov cl, 00000111b;字体为黑底白色字体

call show_str
;调用显示段

mov ax, 4c00h

int 21h

show_str:;参数dh：行，dl：列，cl：字体颜色信息，ds：si字段信息

push ax
;保存信息

push bx

push cx

push dx

push di

push si

mov ax, 0
;清空ax寄存器

;确定列号

mov al, 2
;将列号始终变为偶数，因为显示字体的索引为偶数

mul dl

mov dl, al

mov ax, 0

;确定行号

mov al, 160
;每一行所占的字节数

mul dh

mov dh, 0

add dx, ax
;确定输出字体的位置；

mov bx, dx

;确定输出80*25模式字体的段地址以及索引号

mov ax, 1011100000000000b;显示附加段区域

mov es, ax

mov di, 0
;显示段索引

mov ax, 0
;确定字体颜色及字体背景信息

mov al, cl

s: mov cl, ds:[si]
;将字符移入cl寄存器

mov ch, 0

jcxz OK

mov dl, ds:[si]

mov byte ptr es:[bx][di], dl
;将字体写入B800为段地址的地方

mov byte ptr es:[bx][di].1, al

inc si

add di, 2

jmp short s
;返回s处

OK: pop si

pop di

pop dx

pop cx

pop bx

pop ax

ret

code ends

end start



效果如上图所示，如果我们输入的行数（dh）为20，列数（dl）为50，字体显示为绿色，则如下图所示：



由此可见，我们的子段可以实现代码复用，这里我们就已经实现了类似于C语言中，printf函数的功能了。

上面所显示的程序中，show_str段就是类似于C语言的printf函数。