彙編001-初識彙編
1、 彙編語言的發展
1.1 機器語言
由0和1組成的機器指令程序員
- 加：0100 0000
- 減：0100 1000
- 乘：1111 0111 1110 0000
- 除：1111 0111 1111 0000
1.2 彙編語言(assembly language)
使用助記符代替機器語言 如:緩存
- 加：INC EAX 經過編譯器 0100 0000
- 減：DEC EAX 經過編譯器 0100 1000
- 乘：MUL EAX 經過編譯器 1111 0111 1110 0000
- 除：DIV EAX 經過編譯器 1111 0111 1111 0000
1.3 高級語言（High-level programming language)
C\C++\Java\OC\Swift,更加接近人類的天然語言 好比C語言:sass
- 加：A+B 經過編譯器 0100 0000
- 減：A-B 經過編譯器 0100 1000
- 乘：A*B 經過編譯器 1111 0111 1110 0000
- 除：A/B 經過編譯器 1111 0111 1111 0000
咱們的代碼在終端設備上是這樣的過程:安全
彙編語言與機器語言一一對應，每一條機器指令都有與之對應的彙編指令 彙編語言能夠經過編譯獲得機器語言，機器語言能夠經過反彙編獲得彙編語言 高級語言能夠經過編譯獲得彙編語言 \ 機器語言，但彙編語言\機器語言幾乎不可能還原成高級語言markdown
2、彙編語言的特色
- 能夠直接訪問、控制各類硬件設備，好比存儲器、CPU等，能最大限度地發揮硬件的功能
- 可以不受編譯器的限制，對生成的二進制代碼進行徹底的控制
- 目標代碼簡短，佔用內存少，執行速度快
- 彙編指令是機器指令的助記符,同機器指令一一對應。每一種CPU都有本身的機器指令集\彙編指令集，因此彙編語言不具有可移植性
- 知識點過多，開發者須要對CPU等硬件結構有所瞭解，不易於編寫、調試、維護
- 不區分大小寫，好比mov和MOV是同樣的
3、彙編的用途
- 編寫驅動程序、操做系統（好比Linux內核的某些關鍵部分）
- 對性能要求極高的程序或者代碼片斷，可與高級語言混合使用（內聯彙編）
- 軟件安全
- 病毒分析與防治
- 逆向\加殼\脫殼\破解\外掛\免殺\加密解密\漏洞\黑客
- 理解整個計算機系統的最佳起點和最有效途徑
- 爲編寫高效代碼打下基礎
- 弄清代碼的本質
- 函數的本質到底是什麼?
- ++a + ++a + ++a 底層如何執行的?
- 編譯器到底幫咱們幹了什麼?
- DEBUG模式和RELEASE模式有什麼關鍵的地方被咱們忽略
- ......
最後來句裝13的話架構
越底層越單純!真正的程序員都須要瞭解的一門很是重要的語言,彙編!函數
4、彙編語言的種類
- 目前討論比較多的彙編語言有
- 8086彙編（8086處理器是16bit的CPU）
- Win32彙編
- Win64彙編
- ARM彙編（嵌入式、Mac、iOS）
- ......
- 咱們iPhone裏面用到的是ARM彙編,可是不一樣的設備也有差別.因CPU的架構不一樣.
| 架構 | 設備 |
|---|---|
| armv6 | iPhone, iPhone2, iPhone3G, 第一代、第二代 iPod Touch |
| armv7 | iPhone3GS, iPhone4, iPhone4S,iPad, iPad2, iPad3(The New iPad), iPad mini, iPod Touch 3G, iPod Touch4 |
| armv7s | iPhone5, iPhone5C, iPad4(iPad with Retina Display) |
| arm64 | iPhone5S 之後 iPhoneX , iPad Air, iPad mini2之後 |
5、幾個必要的常識
- 要想學好彙編,首先須要瞭解CPU等硬件結構
- APP/程序的執行過程
- 硬件相關最爲重要是CPU/內存
- 在彙編中,大部分指令都是和CPU與內存相關的
6、總線
- 每個CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連，CPU經過總線跟外部器件進行交互
- 總線：一根根導線的集合
- 總線的分類
- 地址總線
- 數據總線
- 控制總線
舉個例子post
- 地址總線
- 它的寬度決定了CPU的_尋址能力_
- 8086的地址總線寬度是_20_，因此尋址能力是_1M_（ 220 ）
- 數據總線
- 它的寬度決定了CPU的單次數據傳送量，也就是數據_傳送速度_
- 8086的數據總線寬度是_16_，因此單次最大傳遞_2個字節_的數據
- 控制總線
- 它的寬度決定了CPU對其餘器件的_控制能力_、能有多少種控制
作個小練習性能
- 一個CPU 的尋址能力爲8KB,那麼它的地址總線的寬度爲____
- 8080,8088,80286,80386 的地址總線寬度分別爲16根,20根,24根,32根.那麼他們的尋址能力分別爲多少____KB, ____MB,____MB,____GB?
- 8080,8088,8086,80286,80386 的數據總線寬度分別爲8根,8根,16根,16根,32根.那麼它們一次能夠傳輸的數據爲:____B,____B,____B,____B,____B,
- 從內存中讀取1024字節的數據,8086至少要讀____次,80386至少要讀取____次.
答案學習
內存
-
內存地址空間的大小受CPU地址總線寬度的限制。8086的地址總線寬度爲20，能夠定位220個不一樣的內存單元（內存地址範圍0x00000~0xFFFFF），因此8086的內存空間大小爲1MB
-
0x00000~0x9FFFF：主存儲器。可讀可寫
-
0xA0000~0xBFFFF：向顯存中寫入數據，這些數據會被顯卡輸出到顯示器。可讀可寫
-
0xC0000~0xFFFFF：存儲各類硬件\系統信息。只讀
7、進制
學習進制的障礙
不少人學很差進制，緣由是總以十進制爲依託去考慮其餘進制，須要運算的時候也老是先轉換成十進制，這種學習方法是錯誤的. 咱們爲何必定要轉換十進制呢？僅僅是由於咱們對十進制最熟悉，因此才轉換. 每一種進制都是完美的,想學好進制首先要忘掉十進制，也要忘掉進制間的轉換！
進制的定義
- 八進制由8個符號組成:0 1 2 3 4 5 6 7 逢八進一
- 十進制由10個符號組成:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9逢十進一
- N進制就是由N個符號組成:逢N進一
作個練習
- 1 + 1 在____狀況下等於 3 ?
若是咱們自定義十進制由10個符號組成: 0 1 3 2 8 A B E S 7 逢十進一，這樣定義十進制: 1 + 1 = 3!就對了!
這樣的目的何在?
傳統咱們定義的十進制和自定義的十進制不同.那麼這10個符號若是咱們不告訴別人這個符號表,別人是沒辦法拿到咱們的具體數據的!用於加密!
十進制由十個符號組成,逢十進一,符號是能夠自定義的!!
進制的運算
- 八進制運算
-
2 + 3 = __ , 2 * 3 = __ ,4 + 5 = __ ,4 * 5 = __.
-
277 + 333 = __ , 276 * 54 = __ , 237 - 54 = __ , 234 / 4 = __ .
-
八進制加法表
0 1 2 3 4 5 6 7
10 11 12 13 14 15 16 17
20 21 22 23 24 25 26 27
...
1+1 = 2
1+2 = 3 2+2 = 4
1+3 = 4 2+3 = 5 3+3 = 6
1+4 = 5 2+4 = 6 3+4 = 7 4+4 = 10
1+5 = 6 2+5 = 7 3+5 = 10 4+5 = 11 5+5 = 12
1+6 = 7 2+6 = 10 3+6 = 11 4+6 = 12 5+6 = 13 6+6 = 14
1+7 = 10 2+7 = 11 3+7 = 12 4+7 = 13 5+7 = 14 6+7 = 15 7+7 = 16
複製代碼
八進制乘法表
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24 25 26 27...
1*1 = 1
1*2 = 2 2*2 = 4
1*3 = 3 2*3 = 6 3*3 = 11
1*4 = 4 2*4 = 10 3*4 = 14 4*4 = 20
1*5 = 5 2*5 = 12 3*5 = 17 4*5 = 24 5*5 = 31
1*6 = 6 2*6 = 14 3*6 = 22 4*6 = 30 5*6 = 36 6*6 = 44
1*7 = 7 2*7 = 16 3*7 = 25 4*7 = 34 5*7 = 43 6*7 = 52 7*7 = 61
複製代碼
實戰四則運算
- 277 + 333 =
- 236 - 54 =
- 276 * 54 =
- 234 / 4 =
二進制的簡寫形式
二進制: 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0
三個二進制一組: 101 110 111 100
八進制: 5 6 7 4
四個二進制一組: 1011 1011 1100
十六進制: b b c
複製代碼
二進制：從0 寫到 1111 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 這種二進制使用起來太麻煩，改爲更簡單一點的符號： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 這就是十六進制了
8、數據的寬度
數學上的數字，是沒有大小限制的，能夠無限的大。但在計算機中，因爲受硬件的制約，數據都是有長度限制的（咱們稱爲數據寬度），超過最多寬度的數據會被丟棄。
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
int test(){
int cTemp = 0x1FFFFFFFF;
return cTemp;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
printf("%x\n",test());
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
複製代碼
9、計算機中常見的數據寬度
- 位(Bit): 1個位就是1個二進制位.0或者1
- 字節(Byte): 1個字節由8個Bit組成(8位).內存中的最小單元Byte.
- 字(Word): 1個字由2個字節組成(16位),這2個字節分別稱爲高字節和低字節.
- 雙字(Doubleword): 1個雙字由兩個字組成(32位)
那麼計算機存儲數據它會分爲有符號數和無符號數.那麼關於這個看圖就理解了!
無符號數,直接換算!
有符號數:
正數: 0 1 2 3 4 5 6 7
負數: F E D B C A 9 8
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
複製代碼
自定義進制符號 練習
- 如今有10進制數 10個符號分別是：2，9，1，7，6，5，4， 8，3 , A 逢10進1 那麼： 123 + 234 = ____
十進制: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
自定義: 2 9 1 7 6 5 4 8 3 A
92 99 91 97 96 95 94 98 93 9A
12 19 11 17 16 15 14 18 13 1A
72 79 71 77 76 75 74 78 73 7A
62 69 61 67 66 65 64 68 63 6A
52 59 51 57 56 55 54 58 53 5A
42 49 41 47 46 45 44 48 43 4A
82 89 81 87 86 85 84 88 83 8A
32 39 31 37 36 35 34 38 33 3A
922
複製代碼
那麼剛纔經過10進制運算能夠轉化10進制而後查表!可是若是是其餘進制.咱們就不能轉換,要直接學會查表
- 如今有9進制數 9個符號分別是：2，9，1，7，6，5，4， 8，3 逢9進1 那麼： 123 + 234 = ____
十進制: 0 1 2 3 4 5 6 7 8
自定義: 2 9 1 7 6 5 4 8 3
92 99 91 97 96 95 94 98 93
12 19 11 17 16 15 14 18 13
72 79 71 77 76 75 74 78 73
62 69 61 67 66 65 64 68 63
52 59 51 57 56 55 54 58 53
42 49 41 47 46 45 44 48 43
82 89 81 87 86 85 84 88 83
32 39 31 37 36 35 34 38 33
922
複製代碼
10、CPU&寄存器
內部部件之間由總線鏈接
CPU除了有控制器、運算器還有寄存器。其中寄存器的做用就是進行數據的臨時存儲。
CPU的運算速度是很是快的，爲了性能CPU在內部開闢一小塊臨時存儲區域，並在進行運算時先將數據從內存複製到這一小塊臨時存儲區域中，運算時就在這一小快臨時存儲區域內進行。咱們稱這一小塊臨時存儲區域爲寄存器。
對於arm64系的CPU來講， 若是寄存器以x開頭則代表的是一個64位的寄存器，若是以w開頭則代表是一個32位的寄存器，在系統中沒有提供16位和8位的寄存器供訪問和使用。其中32位的寄存器是64位寄存器的低32位部分並非獨立存在的。
- 對程序員來講，CPU中最主要部件是寄存器，能夠經過改變寄存器的內容來實現對CPU的控制
- 不一樣的CPU，寄存器的個數、結構是不相同的
浮點和向量寄存器
由於浮點數的存儲以及其運算的特殊性,CPU中專門提供浮點數寄存器來處理浮點數
- 浮點寄存器 64位: D0 - D31 32位: S0 - S31
如今的CPU支持向量運算.(向量運算在圖形處理相關的領域用得很是的多)爲了支持向量計算系統了也提供了衆多的向量寄存器.
- 向量寄存器 128位:V0-V31
通用寄存器
- 通用寄存器也稱數據地址寄存器一般用來作數據計算的臨時存儲、作累加、計數、地址保存等功能。定義這些寄存器的做用主要是用於在CPU指令中保存操做數，在CPU中當作一些常規變量來使用。
- ARM64擁有有32個64位的通用寄存器 x0 到 x30，以及XZR(零寄存器),這些通用寄存器有時也有特定用途。
- 那麼w0 到 w28 這些是32位的. 由於64位CPU能夠兼容32位.因此能夠只使用64位寄存器的低32位.
- 好比 w0 就是 x0的低32位!
注意: 瞭解過8086彙編的同窗知道，有一種特殊的寄存器段寄存器:CS,DS,SS,ES四個寄存器來保存這些段的基地址,這個屬於Intel架構CPU中.在ARM中並無
- 一般，CPU會先將內存中的數據存儲到通用寄存器中，而後再對通用寄存器中的數據進行運算
- 假設內存中有塊紅色內存空間的值是3，如今想把它的值加1，並將結果存儲到藍色內存空間
- CPU首先會將紅色內存空間的值放到X0寄存器中：mov X0,紅色內存空間
- 而後讓X0寄存器與1相加：add X0,1
- 最後將值賦值給內存空間：mov 藍色內存空間,X0
pc寄存器(program counter)
- 爲指令指針寄存器，它指示了CPU當前要讀取指令的地址
- 在內存或者磁盤上，指令和數據沒有任何區別，都是二進制信息
- CPU在工做的時候把有的信息看作指令，有的信息看作數據，爲一樣的信息賦予了不一樣的意義
- 好比 1110 0000 0000 0011 0000 1000 1010 1010
- 能夠當作數據 0xE003008AA
- 也能夠當作指令 mov x0, x8
- CPU根據什麼將內存中的信息看作指令？
- CPU將pc指向的內存單元的內容看作指令
- 若是內存中的某段內容曾被CPU執行過，那麼它所在的內存單元必然被pc指向過
高速緩存
iPhoneX上搭載的ARM處理器A11它的1級緩存的容量是64KB，2級緩存的容量8M.
CPU每執行一條指令前都須要從內存中將指令讀取到CPU內並執行。而寄存器的運行速度相比內存讀寫要快不少,爲了性能,CPU還集成了一個高速緩存存儲區域.當程序在運行時，先將要執行的指令代碼以及數據複製到高速緩存中去(由操做系統完成).CPU直接從高速緩存依次讀取指令來執行.
bl指令
-
CPU從何處執行指令是由pc中的內容決定的，咱們能夠經過改變pc的內容來控制CPU執行目標指令
-
ARM64提供了一個mov指令（傳送指令），能夠用來修改大部分寄存器的值，好比
- mov x0,#十、mov x1,#20
-
可是，mov指令不能用於設置pc的值，ARM64沒有提供這樣的功能
-
ARM64提供了另外的指令來修改PC的值，這些指令統稱爲轉移指令，最簡單的是bl指令
bl指令 -- 練習
如今有兩段代碼!假設程序先執行A,請寫出指令執行順序.最終寄存器x0的值是多少?
_A:
mov x0,#0xa0
mov x1,#0x00
add x1, x0, #0x14
mov x0,x1
bl _B
mov x0,#0x0
ret
_B:
add x0, x0, #0x10
ret
複製代碼
新建Xcode工程命名爲彙編01，新建Empty文件命名爲asm.s
在asm.s中寫代碼
.text
.global _A,_B
_A:
mov x0, #0xa0
mov x1, #0x00
add x1, x0, #0x14
mov x0,x1
bl _B
mov x0, #0x0
ret
_B:
add x0, x0, #0x10
ret
複製代碼
咱們能夠看到這個文件是會正常參加編譯的
在另外一個文件中嘗試調用_A函數
假如沒有asm.s文件的話A()函數有聲明沒有實現是不能編譯經過的，咱們選擇真機嘗試編譯
選擇真機進行編譯，注意要用真機！！！！！
咱們發現是能夠編譯成功的，這就說明asm.s文件中的_A函數有效果了
勾選Debug -> always show disassembly
在A()函數處打斷點並運行工程
注意工做臺選擇All Variables,Registers,Globals and Statics
這時咱們能夠查看寄存器信息
按住control單步執行彙編指令並觀察寄存器x0和x1的值的變化
例如執行完指令mov x0,#0xa0以後x0寄存器的值變爲0xa0
可是執行到最後兩句指令時咱們發現進入了死循環，這是爲何呢？？？請聽下回分解
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