初めに

assemblyを読めるようになりたい、ということで入門してみた。

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mov eax, ebx    ;eax を ebx に格納

メモリ構成

メモリは以下の領域からなる

プログラム領域: 実行命令を機械語に変換したものが格納される
データ領域: データが格納されるint x = 3;のような
ヒープ領域: 動的確保領域
スタック領域: 関数呼び出し時の引数、戻り値アドレス、ローカル変数など

レジスタ

変数に相当するもの。CPUごとに個数が制限されている。
CPUの内部にあり、メモリよりも高速に動作する。
データの記憶だけでなく、制御にも使用する。
以下はx86の場合、

EAX：主に演算結果や返り値
EBX：汎用レジスタ（特定の用途に固定されていない）
ECX：rep命令などループ回数で使われやすい
EDX：割り込み・I/Oや乗算/除算の一部で利用
ESI/EDI：文字列操作系（rep movsb）で使われる
EBP：関数のスタックフレーム基準
ESP：スタックポインタ

フラグ

CPUが算術演算や論理演算の結果を記憶しておくための特殊なビット。
以下の様なものがある。

ZF:計算結果が0の場合に立つ
CF:桁溢れのときに立つ
SF:計算結果がマイナスの場合に立つ
OF:オーバーフロー時に立つ

CF と ZFの違い
CF は2進数で見たときに、桁があふれる場合
ZF は10進数で見たときに、桁があふれる場合

桁溢れ

基本文法

_start:
    mov ebx, 0
    mov ecx, 1

プログラムは_startラベルから始める
ほかにもラベルを定義できる

loop:

_startは慣例的にエントリポイントとして使われる

ニーモック

アセンブリの各命令をニーモックと呼ぶ。

オペラント

ニーモックの引数、対象を指定する。
x86では主に次の3種類がある。

即値（Immediate）
その場に書かれた数値
例：mov eax, 10
レジスタ（Register）
レジスタを指定
例：add eax, ebx

メモリ参照（Memory Operand）
メモリアドレスを指定
例：mov eax, [ebx]

[] はメモリアドレスを表す

mnemonic operand1 operand2 ...

各命令はニーモックと0個以上のオペラントを記述する。

基礎ニーモック

データ転送

mov o1, o2
o1 に o2 を代入する
例:
```
mov eax, ebx
```
lea o1, [o2]
o2 が指すメモリアドレスを計算し、そのアドレスを o1 に格納する
メモリを読まずにアドレス計算のみ行う
例:
```
lea eax, [ebx + ecx*4]
```
eax に ebx + ecx * 4の計算結果が格納される

push/pop o1
スタックに値を積む、読む
例:

push eax   ; ESP -= 4, [ESP] = EAX
pop ebx    ; EBX = [ESP], ESP += 4

算術系

add o1, o2
o1にo2を加算する
例:
```
add eax, 3
add eax, [ebx]
```
sub o1 o2
o1にo2を減算する
```
sub eax, 3
```
mul/imul o1, (o2)
乗算する
オペラントが2つの場合
o1 = o1 * o2
オペラントが1つの場合
eax = eax * o1
mul は符号なし、imul は符号あり
例:
```
imul ebx      ;eax = eax * ebx
imul eax, ebx
```
div/idiv o1
除算する
div は符号なし、idiv は符号あり
0除算のときは#DE例外が発生
例:
```
div ebx         ;eax = eax / ebx
```
inc/dec o1
インクリメント/デクリメント
```
inc eax
```

論理演算

and o1, o2
論理積、結果はo1に格納される
例:
```
and eax, ebx
```
or o1, o2
論理和、結果はo1に格納される
例:
```
or eax
```
xor o1,o2
論理的排除和、結果はo1に格納される
例:
```
xor eax, ebx
```
not o1
ビット反転
例:
```
not eax
```
shl/shr o1, 02
ビットシフト(左/右)
例:
```
shl eax, 1
```
sal/sar o1, o2
ビットシフト(左/右)
ただし符号ビットを維持する
```
sar eax, 1    ; 負数ならMSBを保持
```

比較、分岐

cmp o1, o2
o1-o2を計算しフラグを立てる
- 符号なし
  
  条件フラグ
  
  a > b CF = 0 & ZF = 0
  
  a == b ZF = 1
  
  a < b CF = 1
- 符号あり
  
  条件フラグ
  
  a > b SF = OF & ZF = 0
  
  a == b ZF = 1
  
  a < b SF != OF
例:
```
cmp eax, ebx
```
test o1, o2
o1 & o2を計算しフラグを立てる

条件フラグ

共通ビットなし ZF = 1

最上位ビットが1 SF = 1

下位8bit の1の数が偶数 PF = 1
jmp o1
命令o1に移動する
例:
```
jmp loop
```
je/jne o1
ZFが1/0の時ならばジャンプする
```
je label
```
jg/jl/jge/jle o1
フラグをもとにo1へジャンプする
- jg
  ZF = 0 かつ SF = OF(o1 > o2)
- jl
  SF != OF (o1 < o2)
- jge
  SF = OF (o1 >= o2)
- jle
  ZF = 1 かつ SF != OF(o1 <= o2)

その他

call o1
サブルーチン呼び出し
現在のアドレスはスタックに保存
ret
スタックに保存されたアドレスに戻る

システムコール

syscall
または
int

OS の提供している機能を利用する。
EAXの値で機能を指定する。
例:

eax	システムコール名	説明
1	exit	プロセス終了
2	fork	子プロセス生成
3	read	FD から読み込む
4	write	FD に書き込む
5	open	ファイルを開く
6	close	ファイルを閉じる
8	creat	ファイルを作る（open の簡易版）
19	lseek	ファイル位置を移動

出力

EAX: write を指定
EBX: ファイルでスクリプターを指定
0-stdin
1-stdout
2-stderr
ECX: 出力する文字列を指定
EDX: 出力する文字列の長さを指定

mov eax, 4    ;システムコール
mov ebx, 1    ;標準出力
mov ecx, msg  ;文字列
mov edx, len  ;長さ
syscall

Hello, World!

section .data
    msg db "Hello, world!", 10  ;
    msglen equ $ - msg

section .text
    global _start

_start:
    mov eax, 4
    mov ebi, 1
    mov eci, msg
    mov edx, msglen
    syscall                    ; Call the kernel

    mov eax, 1                ; Exit システムコール
    mov ebi, 0                 ; 終了コード
    syscall                    ; Call the kernel

section .data解説

データ領域にバイト列を置く

msg db "Hello, World!", 10

msg: ラベル(文字列の先頭アドレス)
db: バイト列を定義
"Hello World!": 文字列
10: 改行コード

msg:
  48 65 6C 6C 6F 2C 20 77 6F 72 6C 64 21 0A

のようになる。

msglen equ $ - msg

equ: 定数定義
$: 現在のアドレス
msg: 先のラベルアドレス

実行方法

nasm -f elf32 xxx.asm -o xxx.o
ld -m elf_i386 xxx.o -o xxx
./xxx

参考文献

札幌学院大学-アセンブリ言語入門

終わりに

次は実際に書いてみる。
~Thank you for rading~